魯科版高中物理選修3-5課件-2.3-玻爾的原子模型

補(bǔ)充：電磁波相關(guān)知識(shí)（詳細(xì)可參見(jiàn)選修3-4課本）空間某處產(chǎn)生一個(gè)隨時(shí)間變化的電場(chǎng)，這個(gè)電場(chǎng)就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。如果這個(gè)磁場(chǎng)也是隨時(shí)間變化的，那么這個(gè)磁場(chǎng)就會(huì)產(chǎn)生新的電場(chǎng)?！@樣下去，電磁場(chǎng)就會(huì)在空間區(qū)域不斷向外傳播形成了電磁波。1、電磁波的產(chǎn)生2、電磁波的特點(diǎn)：（1）電磁波在真空中的傳播速度等于光在真空中的傳播速度，C=3×108m/s。（2）不需要傳播介質(zhì)，在真空中可以傳播（3）電磁波的波長(zhǎng)與傳播速度、頻率（或周期）的關(guān)系式如下：3、電磁波譜

（1）電磁波成分：電磁波的頻率范圍很廣。無(wú)線電波、光波（紅外線、可見(jiàn)光、紫外線）、X射線、γ射線都是電磁波。

（2）定義：按電磁波的波長(zhǎng)或頻率大小的順序把它們排列成譜，叫做電磁波譜。如圖所示光的本質(zhì)就是電磁波

早在17世紀(jì)，牛頓就發(fā)現(xiàn)了日光通過(guò)三棱鏡后的色散現(xiàn)象，并把實(shí)驗(yàn)中得到的彩色光帶叫做光譜紅橙

黃

綠

藍(lán)

靛

紫波長(zhǎng)頻率可見(jiàn)光的波長(zhǎng)：380～760nm紅光波長(zhǎng)最長(zhǎng)，紫光波長(zhǎng)最短。實(shí)驗(yàn)表明，光是由原子內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，研究光譜是探索原子結(jié)構(gòu)的一條途徑可見(jiàn)光譜2.3玻爾的原子模型

回顧復(fù)習(xí)：原子結(jié)構(gòu)的探究過(guò)程電子是原子的組成部分，原子是中性的，那么原子的模型是怎樣的？湯姆孫盧瑟福？棗糕模型原子帶正電的部分應(yīng)均勻分布在整個(gè)原子中，很小很輕的電子鑲嵌在球體的某些固定位置核式結(jié)構(gòu)模型原子中心有一個(gè)很小的核-原子核全部正電荷和幾乎所有的質(zhì)量都集中在原子核帶負(fù)電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)。α粒子的大角度散射現(xiàn)象。電子容易穿過(guò)鋁原子。這個(gè)模型是完美的嗎？它就是原子結(jié)構(gòu)的最后真相嗎？盧瑟福模型的兩大困難（1）原子的穩(wěn)定性由經(jīng)典電磁學(xué)理論可知，當(dāng)電子圍繞原子核做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子會(huì)發(fā)射電磁波，電子的能量就會(huì)減少，因此電子會(huì)逐漸做向心運(yùn)動(dòng)，最終墜毀在原子核處；實(shí)際：原子結(jié)構(gòu)十分穩(wěn)定，電子并未出現(xiàn)墜毀現(xiàn)象！盧瑟福模型的兩大困難（2）頻率的不連續(xù)性電子圍繞原子核做變速運(yùn)動(dòng)時(shí)輻射的電磁波頻率等于其電子做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率，且此頻率由其圓周運(yùn)動(dòng)的半徑唯一決定。因此，由于電子逐漸靠近原子核，輻射的電磁波頻率會(huì)逐漸變化，并且應(yīng)為連續(xù)變化。實(shí)際：各種原子的光譜都是不連續(xù)的！玻爾1885年-1962年丹麥物理學(xué)家

尼爾斯·亨利克·戴維·玻爾(1885年10月7日—1962年11月18日)，丹麥物理學(xué)家，哥本哈根大學(xué)碩士/博士，丹麥皇家科學(xué)院院士，曾獲丹麥皇家科學(xué)文學(xué)院金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)?，英?guó)曼徹斯特大學(xué)和劍橋大學(xué)名譽(yù)博士學(xué)位，1922年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

經(jīng)典物理學(xué)無(wú)法解釋原子的穩(wěn)定性，也無(wú)法解釋光譜的分立特性。

為了解決這個(gè)矛盾，1913年玻爾在盧瑟福學(xué)說(shuō)的基礎(chǔ)上，把普朗克的量子理論運(yùn)用到原子系統(tǒng)上，提出了玻爾理論。

量子（quantum）是現(xiàn)代物理的重要概念。最早是由德國(guó)物理學(xué)家M·普朗克在1900年提出的。他假設(shè)黑體輻射中的輻射能量是不連續(xù)的，只能取能量基本單位的整數(shù)倍,每一份能量子等于，為輻射電磁波的頻率，h為一常量，叫為普朗克常數(shù)。

普朗克1858年—1947年德國(guó)物理學(xué)家、量子力學(xué)的重要?jiǎng)?chuàng)始人之一h=6.63×10-34J?s

愛(ài)因斯坦1879年-1955年德國(guó)物理學(xué)家光量子，簡(jiǎn)稱光子（photon），是傳遞電磁相互作用的基本粒子，在1905年由愛(ài)因斯坦提出，他認(rèn)為看似連續(xù)的光實(shí)際上是由個(gè)數(shù)有限、分立于空間各點(diǎn)的光子組成，每一個(gè)光子的能量是一、玻爾原子模型——量子化的原子模型1.定態(tài)假設(shè)原子只能處于一系列能量不連續(xù)的狀態(tài)中。在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然做變速運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量，這些狀態(tài)叫做定態(tài)。電子繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)，只能處在一些分立的軌道上，它只能在這些軌道上繞核轉(zhuǎn)動(dòng)而不產(chǎn)生電磁輻射。定態(tài)一、玻爾原子模型——量子化的原子模型2.躍遷假設(shè)原子從一種定態(tài)躍遷到另一定態(tài)時(shí)，吸收（或輻射）一定頻率的光子能量hυ。原子從定態(tài)E2躍遷到定態(tài)E1輻射的光子能量為其中h為普朗克常量，h=6.63×10-34J?s輻射光子吸收光子E2E1一、玻爾原子模型——量子化的原子模型3.軌道量子化假設(shè)（不連續(xù)假設(shè)）原子的不同能量狀態(tài)對(duì)應(yīng)于電子的不同運(yùn)動(dòng)軌道，原子的能量狀態(tài)是不連續(xù)的，電子不能在任意半徑的軌道上運(yùn)動(dòng)。軌道半徑r跟電子動(dòng)量mv的乘積滿足下式這些軌道才是可能的。其中，n稱為量子數(shù)。根據(jù)玻爾理論，可以計(jì)算出電子的各條可能軌道半徑和電子在各條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量公式：二、氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)由量子化條件由牛頓定律根據(jù)玻爾理論，可以計(jì)算出電子的各條可能軌道半徑和電子在各條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量公式：二、氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)原子的能量包括:原子的原子核與電子所具有的電勢(shì)能和電子運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能。二、氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)能量：軌道半徑：式中r1、E1分別代表第一條（即離核最近的）可能軌道的半徑和電子在這條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量，rn、En分別代表第n條可能軌道的半徑和電子在第n條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量。1基態(tài)-13.6eV對(duì)于氫原子，帶入電子質(zhì)量后，可得：E1=—13.6eV，r1=0.53×10-10m1、能級(jí)：氫原子的各個(gè)定態(tài)的能量值，叫它的能級(jí)。二、氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)2、基態(tài)：正常狀態(tài)下，原子處于最低能級(jí)，這時(shí)電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)，這種定態(tài)叫基態(tài)。123456∞基態(tài)-13.6eV-3.4eV-1.51eV-0.85eV-0.54eV0eV二、氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)3、激發(fā)態(tài)：除基態(tài)以外的能量較高的其他能級(jí)，叫做激發(fā)態(tài)。激發(fā)態(tài)4、原子發(fā)光現(xiàn)象：原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過(guò)程，是輻射能量的過(guò)程，這個(gè)能量以光子的形式輻射出去，這就是原子發(fā)光現(xiàn)象。不同的能量，發(fā)射的光頻率也不同，我們就能觀察到不同顏色的光。二、氫原子的能級(jí)結(jié)構(gòu)１２３４-13.6-3.4-1.51-0.85nEeV處于n=4能級(jí)的氫原子可能輻射幾種頻率的光子１２３４-13.6-3.4-1.51-0.85nEeV注意區(qū)分：處于n=4能級(jí)的一個(gè)氫原子和一群氫原子最多釋放幾種回顧復(fù)習(xí)：原子結(jié)構(gòu)的探究過(guò)程電子是原子的組成部分，原子是中性的，那么原子的模型是怎樣的？湯姆孫盧瑟福玻爾棗糕模型原子帶正電的部分應(yīng)均勻分布在整個(gè)原子中，很小很輕的電子鑲嵌在球體的某些固定位置核式結(jié)構(gòu)模型原子中心有一個(gè)很小的核-原子核全部正電荷和質(zhì)量都集中在原子核帶負(fù)電的電子在核外空間繞著核旋轉(zhuǎn)。α粒子的大角度散射現(xiàn)象。電子容易穿過(guò)鋁原子。1.原子的穩(wěn)定性2.原子光譜的不連續(xù)性量子化模型（1）定態(tài)假設(shè)（2）躍遷假設(shè)（3）軌道的量子化假設(shè)作業(yè)《導(dǎo)與學(xué)》P25-26頁(yè)（第26頁(yè)第3題不做）對(duì)氫原子能級(jí)的理解

(1)軌道與能量的量子化：對(duì)氫原子而言，核外的一個(gè)電子繞核運(yùn)行時(shí)，若半徑不同，則對(duì)應(yīng)著的原子能量也不同．軌道是不連續(xù)的，能量也是不連續(xù)的，即能量量子化．(2)負(fù)能量：若使原子電離，外界必須對(duì)原子做功輸入能量，使電子擺脫它與原子核之間的庫(kù)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0，即選取電子離核無(wú)窮遠(yuǎn)處即電子和原子核間無(wú)作用力時(shí)氫原子的能量為零，則其他狀態(tài)下的能量值均為負(fù)值。7、給自己一個(gè)微笑，說(shuō)自己很好!你就是自己的神!17、心系鄉(xiāng)民，用熱情去創(chuàng)造財(cái)富。17、樂(lè)觀的人能重整旗鼓東山再起，悲觀的人因缺乏自信，往往一敗涂地。6、成功的信念在人腦中的作用就如鬧鐘，會(huì)在你需要時(shí)將你喚醒。5、人生偉業(yè)的建立，不在能知，乃在能行。4、創(chuàng)富要根除等、靠、要思想，用勤勞的雙手，堅(jiān)持不懈的努力，引領(lǐng)鄉(xiāng)親脫貧致富。20、我要你靜心學(xué)習(xí)那份等待時(shí)機(jī)成熟的情緒，也要你一定保有這份等待之外的努力和堅(jiān)持。14、再難受又怎樣、生活還要繼續(xù)?，F(xiàn)實(shí)就是這樣、沒(méi)有半點(diǎn)留情、你不爭(zhēng)就得輸。18、人人都愿順風(fēng)順?biāo)?，卻不知絕處逢生的意義。坎坷要有，困難要有，不然如何變得更強(qiáng)大。19、如果要挖井，就要挖到水出為止。15、如果你不給自己煩惱，別人也永遠(yuǎn)不可能給你煩惱。因?yàn)槟阕约旱膬?nèi)心，你放不下。9、相信就是強(qiáng)大，懷疑只會(huì)抑制能力，而信仰就是力量。2、知識(shí)是