18.4玻爾的原子模型(精華版)ppt課件

1、18.4 玻爾的原子模型,引入：核式結(jié)構(gòu)學說與經(jīng)典電磁理論的矛盾(一),原子是穩(wěn)定的,電子繞核運動將不斷向外輻射電磁波，電子損失了能量，其軌道半徑不斷縮小，最終落在原子核上,而使原子變得不穩(wěn)定,經(jīng)典理論認為,事實,引入：核式結(jié)構(gòu)學說與經(jīng)典電磁理論的矛盾(二),由于電子軌道的變化是連續(xù)的，輻射電磁波的頻率等于繞核運動的頻率,連續(xù)變化,原子光譜應該是連續(xù)光譜,經(jīng)典理論認為,事實,原子光譜是不連續(xù)的,是線狀譜,以上矛盾表明，從宏觀現(xiàn)象總結(jié)出來的經(jīng)典電磁理論不適用于原子這樣小的物體產(chǎn)生的微觀現(xiàn)象。為了解決這個矛盾，1913年丹麥的物理學家玻爾在盧瑟福學說的基礎上，把普朗克的量子理論運用到原子系統(tǒng)上，提

2、出了玻爾理論。,一、玻爾原子理論的基本假設,（三個重要假設）,假說1:軌道量子化,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特定的分立數(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.(電子的軌道是量子化的),一、玻爾原子理論的基本假設,電子在不同的軌道上運動，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）。在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的。這樣的狀態(tài)稱為定態(tài)。,（三個重要假設）,假說2:能級（定態(tài)）假說,針對原子的穩(wěn)定性提出,能級：這些量子化的能量值叫做能級。,定態(tài)：原子中具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài),一、玻爾原子理論的

3、基本假設,（三個重要假設）,假說2:能級（定態(tài)）假說,能級圖,軌道與能級相對應,一、玻爾原子理論的基本假設,（三個重要假設）,假說3:躍遷理論,針對原子光譜是線狀譜提出,當電子從能量較高的定態(tài)軌道（其能量記為m）躍遷到能量較低的定態(tài)軌道（能量記為n，mn）時，會放出能量為h的光子（h是普朗克常量），這個光子的能量由前后兩個能級的能量差決定， 即hm-n 反之，由低到高能級吸收能量。,原子在始、末兩個能級Em和En（ EmEn ）間躍遷時發(fā)射（或吸收）光子的頻率可以由前后能級的能量差決定：,一、玻爾原子理論的基本假設,（三個重要假設）,假說3:躍遷理論,針對原子光譜是線狀譜提出,激發(fā)態(tài),躍遷,輻

4、射光子,光子的發(fā)射和吸收,（ EmEn ）,玻爾從上述假設出發(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的能量,氫原子能級,二、玻爾理論對氫光譜的解釋,(r1=0.053nm),氫原子能級圖：,1.能級圖中的橫線表示氫原子可能處的能量狀態(tài)能級。 2.左端數(shù)字1,2,3為量子數(shù)；右邊數(shù)字-13.6，-3.4，表示該定態(tài)的能級（能量值）。 3.虛線代表無窮遠處（既原子核對電子無影響，兩者庫侖力為零），規(guī)定此處為零電勢能點，且原子的總能量為零。 4. 各定態(tài)的能量值：為電子繞核運動的動能Ek和電勢能Ep的代數(shù)和，因為在選無窮遠處電勢能為零的情況下，各定態(tài)的電勢能均為負值，且其

5、大小總大于同一定態(tài)的動能值，所以各定態(tài)能量值均為負值.,說明1：躍遷時電子動能、原子電勢能與原子能量的變化：,當軌道半徑減小時，庫侖引力做正功，原子的電勢能Ep減小，電子動能增大，原子能量減?。ㄝ椛涔庾樱┓粗?，軌道半徑增大時，原子電勢能增大，電子動能減小，原子能量增大（吸收光子）,說明2. 躍遷與電離的問題 1.電離：電子吸收能量后脫離原子核束縛，飛出原子的過程。 2.電離能：電子剛好飛出原子所需要的能量值。數(shù)值上等于原子所處定態(tài)的能量的絕對值。 3.躍遷與電離區(qū)別：原子躍遷時不管是吸收還是輻射光子，其光子的能量都必須等于這兩個能級的能量差若想把處于某一定態(tài)的原子的電子電離出去，只需給原子的能

6、量大于其電離能即可 例如：基態(tài)氫原子電離，其電離能為13.6 eV，只要能量等于或大于13.6 eV的光子都能被基態(tài)氫原子吸收而電離，只不過入射光子的能量越大，電離后飛出的電子具有的初動能越大,說明3：,1 、 從高能級向低能級躍遷 發(fā)射光子,以光子形式輻射出去（原子發(fā)光現(xiàn)象）,2 從低能級向高能級躍遷,光子能量電離能，則電離 光子能量電離能，則向高能級躍遷,（1） 吸收光子（全部吸收）,（2）吸收實物粒子能量（可部分吸收）,只要實物粒子動能足以使氫原子向高能級躍遷, 就能被氫原子吸收全部或部分動能而使氫原子躍遷,多余能量仍為實物粒子動能。,氫原子核外只有一個電子，這個電子在某個時刻只能處在某

7、一個可能的軌道上，在某段時間內(nèi)，由某一軌道躍遷到另一個軌道時，可能的情況只有一種，但是如果容器中盛有大量的氫原子，這些原子的核外電子躍遷時就會有各種情況出現(xiàn),對于量子數(shù)為n的一群氫原子，向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷時，可能產(chǎn)生的譜線條數(shù)為N=,說明4. 一群原子和一個原子的躍遷問題,賴曼系（紫外線）,巴耳末系（可見光）,帕邢系（紅外線）,布喇開系,逢德系,軌道與能級相對應,成功解釋了氫光譜的所有譜線。,二、玻爾理論對氫光譜的解釋,氫原子能級躍遷與光譜圖,巴耳末系,問題1：巴爾末公式有正整數(shù)n出現(xiàn)，這里我們也用正整數(shù)n來標志氫原子的能級。它們之間是否有某種關系？,巴爾末公式：,二、玻爾理論對氫光譜的

8、解釋,n=6,n=5,n=4,n=1,n=3,n=2,（巴爾末系）,二.玻爾理論對氫光譜的解釋,H,H,H,H,二、玻爾理論對氫光譜的解釋,問題1：巴爾末公式有正整數(shù)n出現(xiàn)，這里我們也用正整數(shù)n來標志氫原子的能級。它們之間是否有某種關系？ 問題2：氣體導電發(fā)光機理是什么？ 問題3：試解釋原子光譜為什么是線狀光譜？ 問題4：不同元素的原子為什么具有不同的特征譜線？,閱讀教材P58-P59，小組討論回答以下幾個問題,玻爾理論成功的解釋并預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,同時又應用了“粒子、軌道”等經(jīng)典概念和有關牛頓力學規(guī)律,除了氫原子

9、光譜外，在解決其他問題上遇到了很大的困難,三、玻爾模型的局限性,氦原子光譜,量子化條件的引進沒有適當?shù)睦碚摻忉尅?湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子,湯姆孫的西瓜模型,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,盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型,出現(xiàn)矛盾,出現(xiàn)矛盾,?,玻爾模型,復雜（氦）原子光譜,量子力學理論,玻爾模型,觀察與實驗所獲得的事實,出現(xiàn)矛盾,建 立 科 學 模 型 提 出 科 學 假 說,拓展與提高,怎樣修改玻爾模型？,思想：必須徹底放棄經(jīng)典概念？,關鍵：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,原子結(jié)構(gòu)的認識史,學以致用,例題1：按

10、照波爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道上，有關能量變化的說法中，正確的是: A、電子的動能變大，電勢能變大，總能量變大 B、電子的動能變小，電勢能變小，總能量變小 C、電子的動能變小，電勢能變大，總能量不變 D、電子的動能變小，電勢能變大，總能量變大,D,例題2：根據(jù)玻爾理論，某原子的電子從能量為E的軌道躍遷到能量為E/的軌道，輻射出波長為的光，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，則E/等于,A. B. C. D.,C,例題3：欲使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)，下列可行的措施是（ ） A.用10.eV的光子照射 B.用11eV的光子照射 C.用14eV的光子照射 D.用1

11、1eV的電子碰撞,ACD,例4、如圖所示為氫原子的能級圖，若用能量為12.75eV的光子去照射大量處于基態(tài)的氫原子，則（ ）A.氫原子能從基態(tài)躍遷到n=4的激發(fā)態(tài)上去B.有的氫原子能從基態(tài)躍遷到n=3的激發(fā)態(tài)上去 C.氫原子最多能發(fā)射3種波長不同的光 D.氫原子最多能發(fā)射6種波長不同的光,AD,例題1：按照波爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道上，有關能量變化的說法中，正確的是: A、電子的動能變大，電勢能變大，總能量變大 B、電子的動能變小，電勢能變小，總能量變小 C、電子的動能變小，電勢能變大，總能量不變 D、電子的動能變小，電勢能變大，總能量變大,D,例題2：一群處

12、于基態(tài)的氫原子吸收某種單色光的光子后，只能發(fā)出頻率為 1、 2、 3的三種光子，且 1 2 3 ，則 A、被氫原子吸收的光子的能量為h 1 B、被氫原子吸收的光子的能量為h 2 C、 1= 2+ 3 D、被氫原子吸收的光子的能量為 h 1+ h 2+ h 3,AC,例題3：根據(jù)玻爾理論，某原子的電子從能量為E的軌道躍遷到能量為E/的軌道，輻射出波長為的光，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，則E/等于,A. B. C. D.,C,例題4：欲使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)，下列可行的措施是（ ） A.用10.eV的光子照射 B.用11eV的光子照射 C.用14eV的光子照射 D.用11eV的電子碰撞,ACD,例題5在氣體放電管中，用攜帶著能量12.2eV的電子去轟擊氫原子，試確定此時的氫可能輻射的譜線的波長,例題6：有1200個都處于n=4