波爾的原子模型

1、 §18.4 波爾的原子模型 教學(xué)目標(biāo) 1知道波爾原子理論的基本假設(shè)的主要內(nèi)容。 2了解能級、躍遷、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)等概念。 3能用波爾原子理論簡單解釋氫原子模型。 4了解波爾模型的不足之處及原因。 重難點(diǎn)分析 重點(diǎn)：波爾理論的基本假設(shè)，能級、躍遷、氫原子能級圖和有關(guān)計算。 難點(diǎn)：用波爾理論解釋氫原子光譜教學(xué)過程一、波爾原子理論的基本假設(shè)1軌道量子化與定態(tài)（1）軌道量子化原子中的電子在庫侖引力的作用下，繞原子核做圓周運(yùn)動。電子的軌道是量子化的。 氫原子中電子軌道的最小半徑是nm，不可能再小了；電子還可能在半徑是nm、nm的軌道上運(yùn)行，但是軌道半徑不可能是介于這些數(shù)值中間的某

2、個值！軌道量子化： （其中nm；1，2，3，）電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動是穩(wěn)定的，不產(chǎn)生電磁輻射。（2）能量量子化當(dāng)電子在不同的軌道上運(yùn)動時，原子處于不同的狀態(tài)。原子在不同的狀態(tài)中具有不同的能量，因此，原子的能量是量子化的。這些量子化的能量值叫做能級。原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為定態(tài)。能量最低的狀態(tài)叫做基態(tài)，其他的狀態(tài)叫做激發(fā)態(tài)。原子的能量電子的動能原子的電勢能 對氫原子：，則： （，） （，） （，）其中JJeV（1，2，3，）能量量子化： （其中eV，1，2，3，） 2頻率條件當(dāng)電子從能量較高的定態(tài)軌道（其能量記為）躍遷到能量較低的定態(tài)軌道（能量記為，）時，會放出能量為的光子（是

3、普朗克常量），這個光子的能量由前后兩個能級的能量差決定，即頻率條件（輻射條件）： （）高能級發(fā)射光子吸收光子低能級電子躍遷： 反之，當(dāng)電子吸收光子時會從較低的能量態(tài)躍遷到較高的能量態(tài)，吸收的光子的能量同樣由頻率條件決定。二、波爾理論對氫光譜的解釋1氫原子的能級圖 （其中eV，1，2，3，）基態(tài)激發(fā)態(tài)量子數(shù)能級2波爾理論解釋巴耳末公式波爾的頻率條件告訴我們，原子從較高的能級躍遷到較低的能級時，輻射的光子的能量為 （）。按照波爾理論，巴耳末公式 ，中的正整數(shù)和2，正好代表電子躍遷之前和躍遷之后所處的定態(tài)軌道的量子數(shù)和2。因此，巴耳末公式代表的應(yīng)該是電子從量子數(shù)分別為，的能級向量子數(shù)為2的能級躍遷時

4、發(fā)出的光譜線。理論上的計算和實(shí)驗(yàn)測量的里德伯常量符合得很好。3波爾理論解釋氣體導(dǎo)電時發(fā)光的機(jī)理通常情況下，原子處于基態(tài)，基態(tài)是最穩(wěn)定的。氣體放電管中的原子受到高速運(yùn)動的電子的撞擊，有可能向上躍遷到激發(fā)態(tài)。處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，會自發(fā)地向能量較低的能級躍遷，放出光子，最終回到基態(tài)。這就是氣體導(dǎo)電時發(fā)光的機(jī)理。4波爾理論解釋原子的發(fā)射光譜的分立特征原子從高能態(tài)向低能態(tài)躍遷時放出的光子的能量等于前后兩個能級之差。由于原子的能級是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的。因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線。5波爾理論解釋不同元素的原子具有不同的特征譜線的原因由于不同的原子具有不同的結(jié)構(gòu)，能級各不

5、相同，因此輻射（或吸收）的光子頻率也不相同。這就是不同元素的原子具有不同的特征譜線的原因。三、波爾模型的局限性1成功之處波爾的原子理論第一次將量子概念引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，成功地解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。2局限性保留了經(jīng)典粒子的觀念，仍然把電子的運(yùn)動看做經(jīng)典力學(xué)描述下的軌道運(yùn)動。實(shí)際上，原子中電子的坐標(biāo)沒有確定的值。因此，我們只能說某時刻電子在某點(diǎn)附近單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率是多少，而不能把電子的運(yùn)動看做一個具有確定坐標(biāo)的質(zhì)點(diǎn)的軌道運(yùn)動。3電子云當(dāng)電子處于不同的狀態(tài)時，電子在各處出現(xiàn)的概率是不一樣的。如果用疏密不同的點(diǎn)子表示電子在各個物位置出現(xiàn)的概率，畫出圖來，就像云霧一樣，可以

6、形象地把它稱做電子云。例1氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核較遠(yuǎn)的軌道的過程中（ D ）A原子要吸收光子，電子的動能增大，原子的電勢能增大，原子的能級減小B原子要放出光子，電子的動能減小，原子的電勢能減小，原子的能級增大C原子要吸收光子，電子的動能增大，原子的電勢能減小，原子的能級減小D原子要吸收光子，電子的動能減小，原子的電勢能增大，原子的能級增大解析：電子從低能級向高能級躍遷要吸收光子；，；，；，。練習(xí)：1對玻爾理論的下列說法中，正確的是（ ） A繼承了盧瑟福的原子模型，但對原子能量和電子軌道引入了量子化假設(shè) B對經(jīng)典電磁理論中關(guān)于“做加速運(yùn)動的電荷要輻射電磁波”的觀點(diǎn)提出了異議

7、C用能量轉(zhuǎn)化與守恒建立了原子發(fā)光頻率與原子能量變化之間的定量關(guān)系D玻爾的兩個公式是在他的理論基礎(chǔ)上利用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計算出來的2下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不正確的說法是（ ） A原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(tài)中，每個狀態(tài)都對應(yīng)一定的能量 B原子中，雖然核外電子不斷做加速運(yùn)動，但只要能量狀態(tài)不改變，就會向外輻射能量 C原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，一定要輻射一定頻率的光子D原子的每一個能量狀態(tài)都對應(yīng)一個電子軌道，并且這些軌道是不連續(xù)的3根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù)越大，則下列說法中正確的是（ ）A電子軌道半徑越大 B核外電子的速率越大C氫原子能級的能量越大 D核外電子的電勢能越大4根據(jù)玻爾的原子理論，原子中電子繞核運(yùn)動的半徑（ ）A可以取任意值 B可以在某一范圍內(nèi)取任意值C可以取一系列不連續(xù)的任意值 D是一系列不連續(xù)的特定值