波爾的原子模型課件-高二下學(xué)期物理人教版選修3-5

第十八章原子結(jié)構(gòu)18.4波爾的原子模型學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、了解玻爾原子理論的主要內(nèi)容；2、了解能級、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)的概念。重點難點：1、玻爾原子理論的基本假設(shè)。2、玻爾理論對氫光譜的解釋。湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子湯姆孫的西瓜模型α粒子散射實驗盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型回顧科學(xué)家對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識史原子不可割湯姆孫的西瓜模型原子穩(wěn)定性事實氫光譜實驗否定建立否定建立否定盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型建立出現(xiàn)矛盾出現(xiàn)矛盾?物理學(xué)界大事記1、1900年德國物理學(xué)家普朗克為了解釋黑體輻射實驗，提出能量量子化概念，他認(rèn)為物質(zhì)中的原子和分子可看做某種吸收和放射電磁輻射的“振子”，這種"振子"的能量不是連續(xù)變化的，而只能取一些分立值。2、1905年愛因斯坦為了解釋光電效應(yīng)的實驗規(guī)律，提出光量子假定，即可將電磁波看做是光子組成的。3、1885年瑞士物理學(xué)家巴耳末對氫原子可見光區(qū)的四條譜線做了分析，說明了原子光譜波長的分立特性。假說1：軌道量子化一、波爾原子理論的基本假設(shè)+分立軌道針對原子核式結(jié)構(gòu)模型提出圍繞原子核運動的電子軌道半徑只能是某些分立的數(shù)值。且電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動是穩(wěn)定的，不產(chǎn)生電磁輻射假說2：能量量子化針對原子的穩(wěn)定性提出+m

rv能級：量子化的能量值定態(tài)：原子中具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)Ｅ４１２３４５Ｅ１Ｅ３Ｅ２Ｅ５量子數(shù)基態(tài)：能量最低的狀態(tài)（離核最近）——基態(tài)激發(fā)態(tài)：其他的狀態(tài)激發(fā)態(tài)能級圖軌道圖123原子在不同的軌道上運動時，原子處于不同的狀態(tài)．波爾指出，原子的不同的狀態(tài)中具有不同的能量，所以原子的能量也量子化的。假說3：頻率條件（躍遷假說）針對原子光譜是線狀譜提出+n

EnEm基態(tài)激發(fā)態(tài)躍遷（電子克服庫侖引力做功增大電勢能，原子的能量增加）吸收光子（電子所受庫侖力做正功減小電勢能，原子的能量減少）輻射光子原子在始、末兩個能級Em和En間躍遷時發(fā)射光子（吸收光子）的頻率可以由前后能級的能量差決定：當(dāng)Em>En時，該公式又稱之為頻率條件，又稱輻射條件。二、玻爾理論對氫光譜的解釋玻爾從上述假設(shè)出發(fā)，利用庫侖定律和牛頓運動定律，計算出了氫的電子可能的軌道半徑和對應(yīng)的能量．氫原子能級氫原子的能級圖－－－－－－－－－－－－－－－－－１２３４５-0eVnE/eV∞基態(tài)激發(fā)態(tài)賴曼系巴耳末系帕邢系布喇開系普豐德系巴耳末公式代表的是電子從量子數(shù)分別為n=3、4、5、……的能級向量子數(shù)為2的能級躍遷時發(fā)出的光譜線。巴耳末公式推導(dǎo)與里德伯常數(shù)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)的向能量較低的能級躍遷，放出光子，最終回到基態(tài)。由于不同原子具有不同的結(jié)構(gòu)，能級各不相同，因此輻射光子的頻率各不相同，這就是不同元素原子的發(fā)射光譜是分立亮線及具有不同特征譜線的原因。三、波爾理論對氣體導(dǎo)電機理的解釋四、玻爾模型的局限性

玻爾理論成功的解釋并預(yù)言了氫原子輻射的電磁波的問題，但是也有它的局限性．在解決核外電子的運動時成功引入了量子化的觀念同時又應(yīng)用了“粒子、軌道”等經(jīng)典概念和有關(guān)牛頓力學(xué)規(guī)律除了氫原子光譜外，在解決其他問題上遇到了很大的困難．氦原子光譜湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子湯姆孫的西瓜模型α粒子散射實驗盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型原子不可割湯姆孫的西瓜模型原子穩(wěn)定性事實氫光譜實驗否定建立否定建立否定盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型建立出現(xiàn)矛盾出現(xiàn)矛盾?玻爾模型復(fù)雜（氦）原子光譜量子力學(xué)理論

玻爾模型否定建立觀察與實驗所獲得的事實出現(xiàn)矛盾建立科學(xué)模型提出科學(xué)假說怎樣修改玻爾模型？思想：必須徹底放棄經(jīng)典概念？關(guān)鍵：用電子云概念取代經(jīng)典的軌道概念電子在某處單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率——電子云練習(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“做加速運動的電荷要輻射電磁波”的觀點表示贊同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、根據(jù)玻爾的原子理論，原子中電子繞核運動的半徑()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3、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4、根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù)n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5、按照玻爾理論，一個氫原子中的電子從一半