第4節(jié)_波爾的原子模型

1、否定否定建立建立否定否定建立建立否定否定建立建立出現(xiàn)矛盾出現(xiàn)矛盾一、玻爾原子理論的基本假設(shè)一、玻爾原子理論的基本假設(shè)1.1.電子軌道量子化：電子軌道量子化： 原子的電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑原子的電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)的軌道半徑不是任意的，電子的不是任意的，電子的可能軌道的分布可能軌道的分布是是不連續(xù)不連續(xù)的，即電子的軌道是的，即電子的軌道是量子化量子化的。電子在這些軌的。電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動(dòng)是道上繞核的轉(zhuǎn)動(dòng)是穩(wěn)定的穩(wěn)定的，不向外輻射能量不向外輻射能量 。氫原子的電子的可能軌道的半徑氫原子的電子的可能軌道的半徑r rn n= =n n2 2r r1 1 0.530.531010-1

2、0-10 m m2.122.121010-10-10 m m4.774.771010-10-10 m m， 沒有介于沒有介于0.530.531010-10-10 m m與與2.122.121010-10-10 m m之間的軌道半徑之間的軌道半徑一、玻爾原子理論的基本假設(shè)一、玻爾原子理論的基本假設(shè)2. 2. 原子能量量子化：原子能量量子化：電子在不同軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子處于不同的穩(wěn)電子在不同軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子處于不同的穩(wěn)定狀態(tài)定狀態(tài)定態(tài)，不同定態(tài)，原子能量不同，定態(tài)，不同定態(tài)，原子能量不同，原子只能處于一系列原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)不連續(xù)的能量狀態(tài)中，即中，即原子的能量是量子化的。這些原

3、子的能量是量子化的。這些量子化的能量值量子化的能量值叫能級(jí)叫能級(jí)。能量最低的定態(tài)叫能量最低的定態(tài)叫基態(tài)基態(tài)(n=1)。其他的定態(tài)，叫。其他的定態(tài)，叫激發(fā)激發(fā)態(tài)態(tài)(n1)。標(biāo)志各個(gè)狀態(tài)的自然數(shù)叫。標(biāo)志各個(gè)狀態(tài)的自然數(shù)叫量子數(shù)量子數(shù)(n:1、2、3.)。121EnEn如：氫原子的能級(jí)如：氫原子的能級(jí)一、玻爾原子理論的基本假設(shè)一、玻爾原子理論的基本假設(shè)3. 3. 頻率條件（躍遷假設(shè)）：頻率條件（躍遷假設(shè)）：原子從一種定態(tài)（設(shè)能量為原子從一種定態(tài)（設(shè)能量為E Em m）躍遷到另一）躍遷到另一種定態(tài)（設(shè)能量為種定態(tài)（設(shè)能量為E En n）時(shí)，它輻射（或吸收）時(shí)，它輻射（或吸收）能量為能量為h h 的光子

4、，光子的能量的光子，光子的能量由這兩種由這兩種定態(tài)定態(tài)的能量差的能量差決定。即決定。即 h h = =E Em mE En n能級(jí)躍遷能級(jí)躍遷E低低E高高吸收能量吸收能量放出能量放出能量二、玻爾對(duì)氫光譜的解釋二、玻爾對(duì)氫光譜的解釋1.1.軌道和能量的兩個(gè)公式軌道和能量的兩個(gè)公式( (了解了解) )rn=n2 r1軌道半徑：軌道半徑：（n=1,2,3)能能 量：量： Enn21E1（n=1,2,3)r1r2氫原子氫原子軌道圖軌道圖r32 2、氫原子的能級(jí)圖：、氫原子的能級(jí)圖：-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540 eVnE-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540 eVnE3

5、 3、解釋氫光譜、解釋氫光譜 賴曼線系是電子從賴曼線系是電子從2、3、4、5等軌道，等軌道，向向1軌道躍遷時(shí)放出的光子。軌道躍遷時(shí)放出的光子。 巴爾末線系是電子從巴爾末線系是電子從3、4、5、6等軌道，等軌道，向向2軌道躍遷時(shí)放出的光子。軌道躍遷時(shí)放出的光子。 帕邢線系是電子從帕邢線系是電子從4、5、6、7等軌道，等軌道，向向3軌道躍遷時(shí)放出的光子。軌道躍遷時(shí)放出的光子。 布喇線系是電子從布喇線系是電子從5、6、7等軌道，向等軌道，向4軌道躍遷時(shí)放出的光子。軌道躍遷時(shí)放出的光子。三、原子光譜的形成機(jī)制三、原子光譜的形成機(jī)制1 1、原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)、原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低

6、的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷時(shí)，躍遷時(shí)，輻射光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)差輻射光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)差。2 2、由于原子的能級(jí)是分立的，放出光子的能量、由于原子的能級(jí)是分立的，放出光子的能量也是分立。所以也是分立。所以原子的發(fā)射光譜是分立的亮線原子的發(fā)射光譜是分立的亮線。3 3、不同的原子具有不同的結(jié)構(gòu)，能級(jí)各不相同，、不同的原子具有不同的結(jié)構(gòu)，能級(jí)各不相同，因此輻射光子的頻率也不相同。所以因此輻射光子的頻率也不相同。所以不同元素不同元素的原子具有不同的特征譜線的原子具有不同的特征譜線。玻爾的原子模型玻爾的原子模型+n=1n=2n=3h =E初初-E末末五、玻爾理論的局限性五、玻爾理論的局限性玻爾理論

7、把量子理論引入原子領(lǐng)域，提出定態(tài)和躍遷概念，玻爾理論把量子理論引入原子領(lǐng)域，提出定態(tài)和躍遷概念，成功解釋了氫原子光譜，但對(duì)多電子原子光譜無法解釋成功解釋了氫原子光譜，但對(duì)多電子原子光譜無法解釋，說明玻爾理論沒有完全揭示微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。它的不說明玻爾理論沒有完全揭示微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。它的不足在于仍然以經(jīng)典理論為基礎(chǔ)，保留了經(jīng)典粒子及軌道的足在于仍然以經(jīng)典理論為基礎(chǔ)，保留了經(jīng)典粒子及軌道的觀念。觀念。實(shí)際上，實(shí)際上，電子坐標(biāo)沒有確定的值電子坐標(biāo)沒有確定的值，只能說某時(shí)刻電子在某，只能說某時(shí)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)點(diǎn)附近單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率是多少，而不能把電

8、子的運(yùn)動(dòng)看作一個(gè)具有確定坐標(biāo)的質(zhì)點(diǎn)的軌道運(yùn)動(dòng)。動(dòng)看作一個(gè)具有確定坐標(biāo)的質(zhì)點(diǎn)的軌道運(yùn)動(dòng)。原子處于不同狀態(tài)時(shí)原子處于不同狀態(tài)時(shí)電子在各處出現(xiàn)的概率是不一樣電子在各處出現(xiàn)的概率是不一樣的。的。它們出現(xiàn)在玻爾所說的軌道上的概率要大得多。用疏密不它們出現(xiàn)在玻爾所說的軌道上的概率要大得多。用疏密不同的點(diǎn)子表示電子在各個(gè)位置出現(xiàn)的概率，畫出圖來就像同的點(diǎn)子表示電子在各個(gè)位置出現(xiàn)的概率，畫出圖來就像云霧一樣，可以形象地稱為云霧一樣，可以形象地稱為電子云電子云*補(bǔ)充說明：補(bǔ)充說明：1、一個(gè)原子可以有許多不同的能量狀態(tài)和相、一個(gè)原子可以有許多不同的能量狀態(tài)和相應(yīng)的能級(jí)，但在某一時(shí)刻，一個(gè)原子不可能應(yīng)的能級(jí)，但在某

9、一時(shí)刻，一個(gè)原子不可能既處于這一狀態(tài)也處于那一狀態(tài)如果有大既處于這一狀態(tài)也處于那一狀態(tài)如果有大量的原子，它們之中有的處于這一狀態(tài)，有量的原子，它們之中有的處于這一狀態(tài)，有的處于那一狀態(tài)氫光譜的觀測(cè)就說明了這的處于那一狀態(tài)氫光譜的觀測(cè)就說明了這一事實(shí)，它的一事實(shí)，它的光譜線不是一個(gè)氫原子發(fā)出的，光譜線不是一個(gè)氫原子發(fā)出的，而是不同的氫原子從不同的能級(jí)躍遷到另一而是不同的氫原子從不同的能級(jí)躍遷到另一些不同能級(jí)的結(jié)果些不同能級(jí)的結(jié)果 2、原子的電離原子的電離：只要入射光子的能量大于或：只要入射光子的能量大于或等于電離能，就可以使原子中的電子擺脫原子等于電離能，就可以使原子中的電子擺脫原子核的束縛，發(fā)

10、生電離。核的束縛，發(fā)生電離。例題例題1現(xiàn)有現(xiàn)有1200萬萬個(gè)氫原子被激發(fā)到量子數(shù)個(gè)氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為為4的能級(jí)上，若這些受激氫原子最后回到的能級(jí)上，若這些受激氫原子最后回到基態(tài)，則在此過程中，發(fā)出的光子總數(shù)是多基態(tài)，則在此過程中，發(fā)出的光子總數(shù)是多少？假定處在量子數(shù)為少？假定處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級(jí)的原躍遷到各較低能級(jí)的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級(jí)上的原子總數(shù)的能級(jí)上的原子總數(shù)的 11nA.2200萬萬 B.2000萬萬C.1200萬萬 D.2400萬萬432140040040040020020020020042004年全國理科綜合能年全國理科綜合能力測(cè)試力測(cè)試題，答案為題，答案為A A。 例題2用大量具有一定能量的電子轟擊大量處于基態(tài)的氫原子，觀測(cè)到了一定數(shù)目的光譜線。調(diào)高電子的能量再次進(jìn)行觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)光譜線的數(shù)目原來增加了5條。用n表示兩次觀測(cè)中最高激發(fā)態(tài)的量子數(shù)n之差，E表示調(diào)高后電子的能量。根據(jù)氫原子的能級(jí)圖可以判斷，n和E的可能值為( ) An1，13.22cVE13.32cV Bn2，13.22eVE