【教學(xué)課件】《玻爾的原子模型》課件3

第十八章原子結(jié)構(gòu)第4節(jié)玻爾的原子模型

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欄目鏈接對玻爾理論的評價(jià)玻爾的理論發(fā)表后，由于觀點(diǎn)特別新穎，以致當(dāng)時(shí)不少物理學(xué)家難以接受．例如，瑞利曾認(rèn)為這篇文章“對我沒有用”，斯特恩(1888—1969年，1943年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者)盡管后來對玻爾思想的發(fā)展做出了很多貢獻(xiàn)，也曾說過：“假如玻爾的理論碰巧是對的話，我們將退出物理學(xué)界．”

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玻爾用他的原子模型十分成功地用一個(gè)公式解釋了氫原子的光譜線，不僅與已發(fā)現(xiàn)的巴爾末系、帕邢系符合得很好，還預(yù)言了一些氫的譜線，后來果然被萊曼發(fā)現(xiàn)了．此外，美國天文物理學(xué)家匹克林(1846—1919年)曾于1897年在研究星體光譜和日冕光譜時(shí)發(fā)現(xiàn)了一些譜線.1912年，英國曼徹斯特大學(xué)的福勒(1868—1940年)在充有氫氦混合物的放電管里也得到一些譜線．他倆都把這些譜線說成是氫譜線．但玻爾根據(jù)自己的理論，認(rèn)為應(yīng)屬于氦離子的，這在當(dāng)時(shí)是一種出人意料之外的新觀點(diǎn)．

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欄目鏈接1913年9月，經(jīng)福勒的助手伊萬斯所做的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，玻爾的說法是正確的．這使玻爾的理論經(jīng)受了一次考驗(yàn)．并在整個(gè)物理界取得了“轟動(dòng)性的效果”．按照希維思的記述，當(dāng)愛因斯坦聽到這個(gè)消息時(shí)，“他的大眼睛顯得越發(fā)大了……他告訴我，那么，這是最偉大的發(fā)現(xiàn)之一”．

1914年，玻爾的定態(tài)能級(jí)理論就為德國物理學(xué)家弗蘭克(1882—1964年)和赫茲(1887—1975年，發(fā)現(xiàn)電磁波的赫茲是他的叔父)用實(shí)驗(yàn)證實(shí)，為此，他們兩人獲得了1925年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)．

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欄目鏈接1．玻爾原子理論的基本假設(shè)．(1)電子的軌道量子化．玻爾認(rèn)為，原子中電子在________的作用下，繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)．但電子運(yùn)行軌道的半徑不是________，只有當(dāng)半徑大小符合一定條件時(shí)，這樣軌道才是可能的．電子在軌道上繞核的轉(zhuǎn)動(dòng)是________，不產(chǎn)生________．

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欄目鏈接庫侖引力任意的穩(wěn)定的電磁輻射(2)原子的能量量子化．當(dāng)電子在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)．原子處于不同的狀態(tài)中，具有不同的能量，這些量子化的能量值叫作________．原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為________．能量最低的狀態(tài)叫作________．其他的狀態(tài)叫作________．

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欄目鏈接能級(jí)定態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)(3)電磁輻射的頻率條件．電子從能量較高的定態(tài)軌道(Em)躍遷到能量較低的定態(tài)軌道En(m＞n)時(shí)，會(huì)________能量為hν的光子，hν＝________；反之，電子從較低的能量態(tài)(En)躍遷到較高的能量態(tài)(Em)時(shí)，會(huì)________能量為hν的光子，光子的hν＝________.原子處于________是最穩(wěn)定的．當(dāng)原子處于n＝4的能級(jí)上時(shí)，將可能產(chǎn)生________種頻率的光子．

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欄目鏈接放出Em－En吸收Em－En基態(tài)62．弗蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)．弗蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)采用________轟擊________，發(fā)現(xiàn)電子損失的能量，也就是汞原子吸收的能量，是分立的，從而證明汞原子的能量確實(shí)是________．3．玻爾模型的局限性．當(dāng)原子處于不同的狀態(tài)時(shí)．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(gè)位置出現(xiàn)的概率，畫出圖來．就像云霧一樣，可以形象地稱作________．

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欄目鏈接電子汞原子量子化的電子云

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欄目鏈接1玻爾原子理論的基本假設(shè)

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欄目鏈接1．軌道量子化與定態(tài)．(1)軌道量子化．玻爾認(rèn)為在庫侖力作用下，原子中的電子圍繞原子核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，服從經(jīng)典力學(xué)規(guī)律，但是電子的軌道半徑不是任意的，只能是某些分立值，這種現(xiàn)象叫作軌道量子化．不同的軌道對應(yīng)不同的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，盡管電子在做變速運(yùn)動(dòng)，卻不輻射電磁波，因此這些狀態(tài)是穩(wěn)定的．

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欄目鏈接

軌道半徑rn＝n2r1，n＝1,2，…，軌道最小半徑r1＝0.53×10－10m.(2)能量量子化與定態(tài)．①當(dāng)電子在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，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，所以原子的能量也是量子化的．這些量子化的能量叫作能級(jí)．原子的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)叫作基態(tài)，其他的狀態(tài)叫作激發(fā)態(tài)．

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欄目鏈接②對氫原子而言，核外一個(gè)電子繞核運(yùn)行時(shí)，若半徑不同，相對應(yīng)的原子能量也不相同，若使原子電離，外界必須對原子做功，使電子擺脫它與原子核之間的庫侖力的束縛，所以原子電離后的能量比原子其他狀態(tài)的能量都高，我們把原子電離后的能量記為零，則其他狀態(tài)下的能量值都是負(fù)的

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欄目鏈接2．頻率條件．

(1)能級(jí)的躍遷．根據(jù)玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型，原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，其中原子處于能量最低的基態(tài)時(shí)最為穩(wěn)定．原子處在能量較高的激發(fā)態(tài)時(shí)是不穩(wěn)定的．當(dāng)原子處在較高能級(jí)的激發(fā)態(tài)時(shí)會(huì)自發(fā)地向較低能級(jí)躍遷，可能經(jīng)過一次或幾次躍遷到達(dá)基態(tài)．

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欄目鏈接(2)光子的發(fā)射和吸收的頻率條件．原子從能量較高的能級(jí)(其能量記為Em)躍遷到能量較低的能級(jí)(能量記為En)時(shí)，會(huì)放出能量為hν的光子(h是普朗克常量)，這個(gè)光子的能量由前后兩個(gè)能級(jí)的能量差決定，即hν＝Em－En(m＞n)．這個(gè)式子被稱為頻率條件，又稱輻射條件．反之，當(dāng)電子吸收光子時(shí)會(huì)從較低的能級(jí)躍遷到較高的能級(jí)，吸收的光子的能量同樣由頻率條件決定．

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例1玻爾在他提出的原子模型中所做的假設(shè)沒有下列哪項(xiàng)(

)A．原子處在具有一定能量的定態(tài)中，雖然電子做加速運(yùn)動(dòng)，但不向外輻射能量B．原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的C．電子從一個(gè)軌道躍遷到另一個(gè)軌道時(shí)，輻射(或吸收)一定頻率的光子

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欄目鏈接D．電子躍遷時(shí)輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率

解析：A、B、C三項(xiàng)都是玻爾提出來的假設(shè)，其核心是原子定態(tài)概念的引入與能級(jí)躍遷學(xué)說的提出，也就是“量子化”概念，原子的不同能量狀態(tài)與電子繞核運(yùn)動(dòng)不同的圓軌道相對應(yīng)，是經(jīng)典理論與量子化概念的結(jié)合．答案：D

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名師點(diǎn)評：正確識(shí)記玻爾原子模型的內(nèi)容是解決本題的關(guān)鍵，應(yīng)注意電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，不向外輻射能量，原子輻射的能量與電子繞核運(yùn)動(dòng)無關(guān)，只由躍遷前后的兩個(gè)能級(jí)的能量差決定．變式遷移

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欄目鏈接1．一個(gè)氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)．該氫原子(

)A．放出光子，能量增加

B．放出光子，能量減少

C．吸收光子，能量增加

D．吸收光子，能量減少變式遷移

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分析：從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，釋放光子，能量減少，從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷，吸收光子，能量增加．解析：一個(gè)氫原子從n＝3能級(jí)躍遷到n＝2能級(jí)，即從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，釋放光子，能量減少．故選B.

答案：B

點(diǎn)評：知道高能級(jí)向低能級(jí)躍遷，釋放光子，從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷，吸收光子．變式遷移

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欄目鏈接2．(雙選)關(guān)于玻爾的原子模型，下述說法中正確的有(

)A．它徹底否定了盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說

B．它發(fā)展了盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說

C．它完全拋棄了經(jīng)典的電磁理論

D．它引入了普朗克的量子理論變式遷移

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解析：玻爾的原子模型在核式結(jié)構(gòu)模型的前提下提出軌道量子化、能量量子化及能級(jí)躍遷，故A錯(cuò)誤、B正確，它的成功就在于引入了量子化理論，缺點(diǎn)是被過多引入的經(jīng)典力學(xué)所困，故C錯(cuò)誤、D正確．答案：BD

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欄目鏈接2玻爾理論對氫光譜的解釋

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欄目鏈接2．解釋稀薄氣體導(dǎo)電時(shí)的輝光導(dǎo)電現(xiàn)象．通常情況下，原子處于基態(tài)，基態(tài)是最穩(wěn)定的．氣體導(dǎo)電管中的原子受到高速運(yùn)動(dòng)的電子的撞擊，有可能躍遷到激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，會(huì)自發(fā)地向能量較低的能級(jí)躍遷，最終回到基態(tài)，放出光子，形成輝光現(xiàn)象．

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欄目鏈接3．解釋原子的特征譜線．原子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出的光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)之差．由于原子的能級(jí)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．由于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(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．

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欄目鏈接變式遷移

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欄目鏈接3玻爾模型的局限性1．玻爾理論的成功之處和局限性．玻爾的原子理論成功之處在于引入了量子化概念．玻爾理論闡明了光譜的發(fā)射和吸收，解釋了氫原子光譜的頻率規(guī)律，即巴耳末公式，并且預(yù)言了當(dāng)時(shí)還沒有觀測到的一些譜線，使量子理論取得了重大進(jìn)展．但對于稍微復(fù)雜一些的原子，如氦原子，玻爾理論就無法解釋它的光譜現(xiàn)象，這說明玻爾理論還沒有完全揭示微觀粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)