波粒二象性和原子结构

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1、17、波粒二象性、波粒二象性1、热辐射现象、热辐射现象一切物体一切物体在任何温度下都在辐射电磁波，在任何温度下都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，所以叫做这种辐射与物体的温度有关，所以叫做热辐射。热辐射。2、黑体黑体 在任何温度下都能全部吸收入射的各种在任何温度下都能全部吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射。波长的电磁波而不发生反射。说明：说明：黑体是个黑体是个理想化的模型理想化的模型。例：空腔上的小孔，。例：空腔上的小孔，远处的窗口等可近似看作黑体。远处的窗口等可近似看作黑体。实验表明：实验表明：对于对于一般材料的物体一般材料的物体，辐射电磁波的情况除与，辐射电磁波的情况除与温度温度

2、有关外，还与有关外，还与材料的种类及表面状况材料的种类及表面状况有关有关而而黑体黑体辐射电磁波的规律辐射电磁波的规律只与黑体的温度只与黑体的温度有关有关0 1 2 3 4 5 6(m)1700K1500K1300K1100K辐射强度3、黑体辐射的实验规律、黑体辐射的实验规律随着温度的升高：随着温度的升高：1，各种波长的辐射强度，各种波长的辐射强度都有增加都有增加；2，辐射强度的极大值辐射强度的极大值向向波长较短波长较短的方的方向移动。向移动。瑞利瑞利公式只在公式只在长波长波与实验结果比较吻合。与实验结果比较吻合。瑞利理论值瑞利理论值维恩理论值维恩理论值0(,)MT实验实验T=1646k维恩维恩

3、公式只在公式只在短波短波与实验结果吻合得很好。与实验结果吻合得很好。4、普朗克、普朗克能量子能量子理论理论微观粒子的能量只能是某一最小能量值微观粒子的能量只能是某一最小能量值的整数倍的整数倍，E=n（n=1,2,），这个不可再分的最这个不可再分的最小能量值小能量值叫能量子。叫能量子。n n称为量子数。称为量子数。带电微粒吸收和辐射能量时，也是以这个最小能量带电微粒吸收和辐射能量时，也是以这个最小能量值为单位值为单位一份一份一份一份地辐射和吸收的。地辐射和吸收的。h=6.626 10-34 J*S-普朗克常数普朗克常数 能量子的能量能量子的能量：=h （是电磁波的频率）(m)1 2 3 5 6

4、8 947普朗克理论普朗克理论实验值实验值),(0Te 1800K借助能量量子化假说，普朗克得出了与实验符借助能量量子化假说，普朗克得出了与实验符合的很好的黑体辐射公式合的很好的黑体辐射公式5、能量量子化、能量量子化宏观：能量可以是任意值，可以连续变化。宏观：能量可以是任意值，可以连续变化。微观世界中：微观粒子的能量只能是一个一个的特微观世界中：微观粒子的能量只能是一个一个的特定值，不能连续变化。（定值，不能连续变化。（能量量子化能量量子化）量子化：只能取一系列分立值，不能连续变化量子化：只能取一系列分立值，不能连续变化光的波动性实验基础：光的波动性实验基础：干涉、衍射、偏振麦克斯韦和赫兹确认

5、光的电磁波本质光的粒子性实验基础：光的粒子性实验基础：光电效应、康普顿效应1、光电效应：光电效应：现象：紫外线照射锌板，验电器内的金属箔带正电，说明有电子从锌板上飞出来。定义：当光线照射在金属表面时，金属中有电子逸出的现象，称为光电效应。逸出的电子称为光电子。光电子定向移动形成的电流叫光电流。2、光电效应实验规律、光电效应实验规律（1）存在饱和电流）存在饱和电流在电流较小时电流随着电压的增大而增大，但当电流增大到一定值后，即使电压再增大，电流也不会增大。这个最大电流就叫做饱和电流。（2）存在遏止电压存在遏止电压Uc（反向截止电压）（反向截止电压）当所加电压U为0时，电流I并不为0.只有施加反向

6、电压，使电子减速，电流才有可能为0.电流刚减小到0时对应的电压叫做遏止电压Uc。2cecvm21eU IUc2OU黄光（黄光（强）强）黄光（黄光（弱）弱）实验测得的光电效应曲线实验测得的光电效应曲线蓝光蓝光Uc1遏遏止止电电压压饱和电流饱和电流Is1、对于一定（颜色）频率的光，无论光强如何，遏止电压都是一样。2、对于一定（颜色）频率的光，入射光越强，饱和电流越大，即单位时间内发射的光电子数越多。3、相同强度（单位时间内的能量）的单色光射到同种金属上，增加入射光的频率时，饱和电流减小，遏止电压增大。（3）存在截止频率存在截止频率c 当入射光的频率减小到某一数值c时，无论光的强度多大，加上怎样的电

7、压，都不会有光电流。这个临界频率叫做截止频率c（极限频率）。入射光的频率低于截止频率时不发生光电效应。（4）光电效应的瞬时性光电效应的瞬时性 当入射光的频率超过截止频率时，无论光如何微弱，几乎在瞬间就会产生光电流。时间间隔不超过10-9s。3、爱因斯坦的光电效应方程、爱因斯坦的光电效应方程（1 1）光子：光本身就是由一个个不可分割的光子：光本身就是由一个个不可分割的能量子组成的，频率为能量子组成的，频率为的光的能量子为的光的能量子为hh。这些能量子后来被称为光子。这些能量子后来被称为光子。（2 2）电子从金属中逃逸，需要克服阻力做功。电子从金属中逃逸，需要克服阻力做功。使电子脱离金属所要做的最

8、小的功，叫做金使电子脱离金属所要做的最小的功，叫做金属的逸出功。属的逸出功。不同金属的不同金属的截止频率不同，所以截止频率不同，所以逸出功不同。逸出功不同。（3 3）一个电子一瞬间吸收一个光子的能量，一个电子一瞬间吸收一个光子的能量，一部分能量用来克服金属的逸出功一部分能量用来克服金属的逸出功W W0 0，剩下，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能的表现为逸出后电子的最大初动能E Ek k，即：，即：上式即为爱因斯坦的光电效应方程。上式即为爱因斯坦的光电效应方程。0kEhWc0hvW光电子的最大初动能只与入射光的频率有关，而与入射光的强弱无关。若入射光的频率恰好等于极限频率，即刚好能有光若入射光

9、的频率恰好等于极限频率，即刚好能有光电子逸出，可理解为逸出的光电子的最大初动能为电子逸出，可理解为逸出的光电子的最大初动能为0.因此有因此有如果电子克服阻力做功大于逸出功，则逸出后电子如果电子克服阻力做功大于逸出功，则逸出后电子的初动能小于最大初动能。只有从金属表面直接飞的初动能小于最大初动能。只有从金属表面直接飞出的光电子，才有可能具有最大初动能。出的光电子，才有可能具有最大初动能。c0hW影响饱和电流、遏制电压、截止频率的因素影响饱和电流、遏制电压、截止频率的因素1、只要入射光频率超过截止频率，只要入射光频率超过截止频率，饱和电流饱和电流的大小只与单位时间内的光子数有关的大小只与单位时间内

10、的光子数有关，即光即光电流的大小与入射光的强度成正比电流的大小与入射光的强度成正比。2、截止频率只与金属的逸出功有关，即只与、截止频率只与金属的逸出功有关，即只与金属的种类有关。金属的种类有关。3、遏制电压与入射光频率和逸出功有关。、遏制电压与入射光频率和逸出功有关。0cWh0chWUe4 4、光电效应方程的图像：、光电效应方程的图像：（1）外加电压和光电流的关系外加电压和光电流的关系（同种金属）（同种金属）光的强弱影响饱和电流光的强弱影响饱和电流 光强光强 光子数目多光子数目多 发射光电子多发射光电子多 光电流大光电流大光的频率影响遏制电压光的频率影响遏制电压 光的频率高光的频率高 光子能量

11、大光子能量大 产生光电子的最大初动能大产生光电子的最大初动能大 光的频率低于截止频率，不发生光电效应。光的频率低于截止频率，不发生光电效应。IUc2OU黄光（强）黄光（强）黄光（弱）黄光（弱）蓝光蓝光Uc1Uc-W0/ec（2）遏止电压遏止电压-入射光频率：入射光频率：Uc-图像图像0cWhUee5 5、光电效应方程的验证、光电效应方程的验证 美国学者密立根设计实验美国学者密立根设计实验，验证了爱因，验证了爱因斯坦光电效应方程的正确性。斯坦光电效应方程的正确性。光子具有能量，光电效应显示了光的粒子性。光子具有能量，光电效应显示了光的粒子性。6 6、康普顿效应、康普顿效应 康普顿在做康普顿在做

12、X 射线通过物质散射的实验射线通过物质散射的实验时，发现散射线中除有与入射波长相同的射时，发现散射线中除有与入射波长相同的射线外，还有比入射波长线外，还有比入射波长更长更长的射线，其波长的射线，其波长的改变量与散射角的改变量与散射角有关，而与入射波长和散有关，而与入射波长和散射物质都无关。射物质都无关。康普顿效应的解释康普顿效应的解释 光子的动量与波长存在一定的关系：光子的动量与波长存在一定的关系：发生碰撞后，光子的动量减小，即光的波长增发生碰撞后，光子的动量减小，即光的波长增大。大。pmc2hmchhpc光子具有动量，康普顿效应显示了光具有粒子性光子具有动量，康普顿效应显示了光具有粒子性对光

13、研究的发展史对光研究的发展史牛顿微粒说，光是一群弹性粒子惠更斯波动说，光是一种机械波麦克斯韦电磁说，光是一种电磁波爱因斯坦光子说，光是一份一份光子组成公认波粒二象性，光是具有电磁本性的物质，既具有波动性，又具有粒子性。光具有波粒二象性，是光具有波粒二象性，是爱因斯坦的光子说爱因斯坦的光子说和和麦克斯麦克斯韦的电磁说韦的电磁说的统一。的统一。光的波粒二象性光的波粒二象性1、光既具有波动性，又具有粒子性，为说明光的一切行为，只能、光既具有波动性，又具有粒子性，为说明光的一切行为，只能说光具有波粒二象性。说光具有波粒二象性。2、理解：、理解：既不可以把光当成宏观概念的波，也不可以把光当成宏观或微既不

14、可以把光当成宏观概念的波，也不可以把光当成宏观或微观概念中的粒子。观概念中的粒子。大量光子产生的效果往往显示出大量光子产生的效果往往显示出波动性波动性，个别光子产生的效果，个别光子产生的效果往往显示出往往显示出粒子性粒子性；频率越低的光波动性越明显，频率越高的光频率越低的光波动性越明显，频率越高的光粒子性越明显。粒子性越明显。光的波动性光的波动性不是光子之间的相互作用不是光子之间的相互作用引起的。引起的。光在传播过程中往往显示波动性，在与物质作用时往往显示粒光在传播过程中往往显示波动性，在与物质作用时往往显示粒子性子性光波是一种光波是一种概率波概率波概率就是大概的几率，是一种可能性，而不是确定

15、性。光是不连概率就是大概的几率，是一种可能性，而不是确定性。光是不连续的，一分一分的，它可能到达某个地方，若大量光子能到达某续的，一分一分的，它可能到达某个地方，若大量光子能到达某地方就表现出波动性。地方就表现出波动性。光子落在明纹处的概率大，落在暗纹处的光子落在明纹处的概率大，落在暗纹处的概率小。概率小。hph经典粒子经典粒子任意时刻有确定的位置和速度以及时空中间确定的轨任意时刻有确定的位置和速度以及时空中间确定的轨道，是经典物理学中粒子运动的基本特征。道，是经典物理学中粒子运动的基本特征。经典波经典波具有波长和频率，即在空间和时间上具有周期性。具有波长和频率，即在空间和时间上具有周期性。物

16、质波物质波德布罗意认为，实物粒子也具有波动性。任何一个运德布罗意认为，实物粒子也具有波动性。任何一个运动着的物体，都有一种波与之伴随，遵从这种关系的动着的物体，都有一种波与之伴随，遵从这种关系的波称为德布罗意波。波称为德布罗意波。物质波是一种概率波。物质波是一种概率波。phh戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍戴维孙和汤姆孙分别利用晶体做了电子束衍射的实验，从而证实了电子（微观粒子或宏射的实验，从而证实了电子（微观粒子或宏观物体）的波动性，为此获得了诺贝尔物理观物体）的波动性，为此获得了诺贝尔物理学奖学奖。德布罗意提出的物质波假设获得了诺贝尔物德布罗意提出的物质波假设获得了诺贝尔物理学奖。理

17、学奖。宏观物体运动时也具有波动性，但观察不到宏观物体运动时也具有波动性，但观察不到其波动性，是因为其波长太短，波动性太弱，其波动性，是因为其波长太短，波动性太弱，所以干涉衍射现象不明显。所以干涉衍射现象不明显。总结：波粒二象性一切运动物体的共同特性。总结：波粒二象性一切运动物体的共同特性。18.原子结构原子结构1、阴极射线是高速、阴极射线是高速电子电子流流在阴极射线管中，在阴极射线管中，阴极射线是由阴极处于炽热阴极射线是由阴极处于炽热状态而发射的电子流状态而发射的电子流，通过，通过高压电高压电对对电子加速电子加速获获得能量，使之与玻璃上的荧光物质发生撞击而发得能量，使之与玻璃上的荧光物质发生撞

18、击而发光光阴极射线的比荷比氢离子的大阴极射线的比荷比氢离子的大2、汤姆孙发现电子、汤姆孙发现电子汤姆孙测出了阴极射线粒子的汤姆孙测出了阴极射线粒子的比荷比荷，断定它是带，断定它是带负电的粒子，后来被称为负电的粒子，后来被称为电子电子汤姆孙模型汤姆孙模型“西瓜模型西瓜模型”或或“枣糕模型枣糕模型”3、粒子散射实验观测结果：粒子散射实验观测结果：1、绝大多数绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿原来粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进。方向前进。2 2、少数少数粒子发生了较大角度的偏转。粒子发生了较大角度的偏转。3 3、极个别极个别粒子被弹回。粒子被弹回。4、卢瑟福对散射结果的解释、卢瑟福对散射结果的解

19、释 （1 1）绝大多数）绝大多数粒子穿过金箔后基本上仍沿粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进。原来方向前进。（2 2）少数）少数粒子发生了较大的偏转。粒子发生了较大的偏转。（3 3）极个别）极个别粒子被弹回。粒子被弹回。原子内是十分空的，绝大多数原子内是十分空的，绝大多数粒子没粒子没有碰上带正电的质量大的物质。有碰上带正电的质量大的物质。只有少数只有少数粒子离带正电物质较近。命粒子离带正电物质较近。命中率很小，原子内正电荷和原子的质量集中中率很小，原子内正电荷和原子的质量集中在很小的体积内。在很小的体积内。只有极个别的只有极个别的粒子正对着带正电的物质运动。粒子正对着带正电的物质运动。5、卢瑟

20、福的原子核式结构模型、卢瑟福的原子核式结构模型 在在原子的中心原子的中心，有一个很小的核，叫做原子，有一个很小的核，叫做原子核，原子的核，原子的全部正电荷全部正电荷和和几乎全部质量几乎全部质量都集中在都集中在原子核原子核里，带负电的电子在核外空间运动。里，带负电的电子在核外空间运动。1010m1510m左手定则左手定则1、伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，、伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向掌心进入，并使四指指向电流电流的方向的方向，这时，这时拇指所指的方向就是拇指所指的方向就是通电导线通电导

21、线在磁场中所受在磁场中所受安培力安培力的方向。的方向。2、伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，、伸开左手，使拇指与其余四个手指垂直，并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从并且都与手掌在同一个平面内；让磁感线从掌心进入，并使四指指向掌心进入，并使四指指向正电荷运动正电荷运动的方向的方向（负电荷运动的反方向）（负电荷运动的反方向），这时拇指所指的，这时拇指所指的方向就是方向就是运动的电荷运动的电荷在磁场中所受在磁场中所受洛伦兹力洛伦兹力的方向。的方向。判断力的方向判断力的方向右手螺旋定则右手螺旋定则安培定则安培定则 判断磁场和电流方向判断磁场和电流方向右手握住导线，让右手握住导线，让伸直的拇指伸直

22、的拇指所指的方所指的方向与向与电流电流（磁场）（磁场）方向方向一致，一致，弯曲的四弯曲的四指指所指的方向就是所指的方向就是磁感线磁感线（电流）（电流）环绕环绕的方向。的方向。光谱：光谱：白光通过三棱镜后得到的彩色光带叫做光谱用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长（频率）和强度分布的记开，获得光的波长（频率）和强度分布的记录。录。(1)(1)连续光谱连续光谱 一、一、光光 谱谱1 1、发射光谱、发射光谱:由发光体直接产生的光谱由发光体直接产生的光谱形式：形式：连续分布，一切波长的光都有连续分布，一切波长的光都有产生：产生：炽热的固体、液体和高

23、压气体发光形成炽热的固体、液体和高压气体发光形成(2(2)线状谱线状谱(原子光谱原子光谱)形式：形式：一些不连续的明线组成，不同元素的明一些不连续的明线组成，不同元素的明线光谱不同线光谱不同产生：产生：单原子的单原子的稀薄气体或金属蒸汽发光形成的光谱稀薄气体或金属蒸汽发光形成的光谱 每一种原子都有自己特定的原子光每一种原子都有自己特定的原子光谱，不同原子，其原子光谱均不同谱，不同原子，其原子光谱均不同是原子的特征谱线是原子的特征谱线(2(2)线状谱线状谱(原子光谱原子光谱)2 2、吸收光谱、吸收光谱:炽热的白光通过温度较低的炽热的白光通过温度较低的物质物质气体时，气体时，某些波长的光被物质吸收

24、后产生的光谱某些波长的光被物质吸收后产生的光谱 一、一、光光 谱谱吸收吸收光谱中每一条暗线都光谱中每一条暗线都跟该种原子的原子的跟该种原子的原子的发射发射光谱中的一条明线光谱中的一条明线相对应相对应吸收光谱中吸收光谱中的暗谱线，的暗谱线，也是原子的也是原子的特征谱线特征谱线。表明某种原子发出的光和吸收的光的频率是特定的，通表明某种原子发出的光和吸收的光的频率是特定的，通常吸收光谱中的暗线比线状谱中的亮线要少一些。故明常吸收光谱中的暗线比线状谱中的亮线要少一些。故明线和暗线是线和暗线是一一对应一一对应的说法是错误的。的说法是错误的。太阳光谱是吸收光谱太阳光谱是吸收光谱阳光透过太阳高层大气射向地球

25、时，阳光透过太阳高层大气射向地球时，太阳高太阳高层大气层大气中含有的元素会中含有的元素会吸收它自己特征谱线吸收它自己特征谱线的光的光，然后再发射出去，不过这次发射是向，然后再发射出去，不过这次发射是向四面八方发射。所以到达地球的这些谱线看四面八方发射。所以到达地球的这些谱线看起来就弱了。这样就形成了起来就弱了。这样就形成了明亮背景下的暗明亮背景下的暗线线。与已知元素的谱线相比较，知道太阳高。与已知元素的谱线相比较，知道太阳高层大气中含有钠、镁、铜、锌、镍等金属元层大气中含有钠、镁、铜、锌、镍等金属元素。素。太阳的光谱太阳的光谱 1 1、光谱分析：、光谱分析：根据光谱来根据光谱来鉴别物质鉴别物质

26、和和确确定它的化学组成定它的化学组成的方法。的方法。线状谱线状谱和和吸收光谱吸收光谱(原子特征谱线原子特征谱线)非常灵敏、迅速。非常灵敏、迅速。1010-10-10g g 检查物质纯度、发现新元素检查物质纯度、发现新元素和研究天体的化学组成。和研究天体的化学组成。2 2、可应用于光谱分析的光谱：、可应用于光谱分析的光谱：3 3、优点：、优点：4 4、应用：、应用：二、二、光光 谱谱 分分 析析氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。三、三、氢氢 原原 子子 光光 谱谱特点特点:光谱是光谱是分立分立的的亮线亮线（只含几种特定频率的光）（只含几种特定频率的光）可

27、可见见光光区区电子的运动电子的运动原子结构原子结构光的产生光的产生光谱研究光谱研究 三、三、氢氢 原原 子子 光光 谱谱22111()23,4,5,.Rnn 巴耳末对氢光谱在巴耳末对氢光谱在可见光区可见光区的四条谱线研究得出：的四条谱线研究得出：其中其中,R,R叫里德伯常量叫里德伯常量,实验值为：实验值为：711.1 01 0Rm可见光区可见光区:巴耳末公式巴耳末公式卢瑟福原子的核式结构模型卢瑟福原子的核式结构模型正确正确提出了原子核的存在，很好的解提出了原子核的存在，很好的解释了释了粒子散射实验，粒子散射实验，但是但是.43 1 1、矛盾一：、矛盾一：2 2、矛盾二：、矛盾二：四、四、经经典

28、典理理论论的的困困难难无法解释无法解释原子的稳定性原子的稳定性无法解释无法解释原子光谱的分立性原子光谱的分立性核外电子绕核运动核外电子绕核运动辐射电磁波辐射电磁波电子轨道半径连续变小电子轨道半径连续变小原子不稳定原子不稳定辐射电磁波频率连续变化辐射电磁波频率连续变化事实上：事实上：原子是稳定的原子是稳定的辐射电磁波频率只是辐射电磁波频率只是某些确定值某些确定值丹麦的玻尔在丹麦的玻尔在普朗克关于普朗克关于黑体辐射的量子论和爱因黑体辐射的量子论和爱因斯坦关于光子的概念斯坦关于光子的概念的启的启发下，他在发下，他在1913年把年把微微观世界中物理量取分立值观世界中物理量取分立值的观点应用到的观点应用

29、到原子系统原子系统，提出了提出了玻尔原子结构玻尔原子结构假说假说，建立了，建立了玻尔原玻尔原子模型。子模型。玻尔玻尔玻尔原子模型玻尔原子模型1、原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子、原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做核做圆周运动圆周运动2、电子绕核运动的轨道是、电子绕核运动的轨道是量子化量子化的的3、电子在这些轨道上绕核的转动是、电子在这些轨道上绕核的转动是稳定稳定的，的，且不产生电磁辐射。且不产生电磁辐射。轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值。轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值。玻尔保留了玻尔保留了卢瑟福的核式结构卢瑟福的核式结构以及以及经典力学的电子在库经典力学的电

30、子在库仑引力的作用下绕原子核做圆周运动仑引力的作用下绕原子核做圆周运动的观点，但他认为的观点，但他认为核外电子的轨道是不连续的，它们只能在某些可能的、核外电子的轨道是不连续的，它们只能在某些可能的、分立的轨道上运动分立的轨道上运动，而不是像行星或卫星那样，能量大，而不是像行星或卫星那样，能量大小可以是任意的量值。例如，氢原子的电子最小轨道半小可以是任意的量值。例如，氢原子的电子最小轨道半径为径为0.053nm，其余的轨道半径还有，其余的轨道半径还有0.212nm，0.477nm.不可能出现介于这些不可能出现介于这些轨道之间的其他值轨道之间的其他值。针对原子核式结构模型提出针对原子核式结构模型提

31、出12nrnr 与轨道量子化对应的能量不连续的现象。与轨道量子化对应的能量不连续的现象。电子在可能轨道上运动时，尽管是变速运动，但它并不电子在可能轨道上运动时，尽管是变速运动，但它并不释放能量，释放能量，原子是稳定的原子是稳定的，这样的状态也称为，这样的状态也称为定态定态。由于原子的可能状态（定态）是不连续的，具有的能量由于原子的可能状态（定态）是不连续的，具有的能量也是不连续的，这样的能量值称为也是不连续的，这样的能量值称为能级能级，能量最低，能量最低 的状的状态称为态称为基态基态，其他的状态叫做，其他的状态叫做激发态激发态，对氢原子以无穷，对氢原子以无穷远处的势能为零点，基态能量远处的势能

32、为零点，基态能量E1=-13.6ev。其他能级公。其他能级公式：氢原子各能级对应的能量式：氢原子各能级对应的能量 ,n为量子数，对应不同的轨道（基态取为量子数，对应不同的轨道（基态取n=1，激发态，激发态n=2,3,4，）量子数量子数n越大，表示能级越高。越大，表示能级越高。针对原子的稳定性提出针对原子的稳定性提出21nnEE能级图能级图123轨道与能级相对应轨道与能级相对应ErekEp2 rvmrek2e22r 2ekvm2122ekErekEEEpk22 r越大，电势能越大越大，电势能越大r越大，动能越小越大，动能越小r越大，能量越大越大，能量越大（1）这里的能量指这里的能量指总能量总能量

33、(即即E=Ek+Ep)例如：例如：E1=-13.6eV 实际上，其中实际上，其中Ek1=13.6eV，Ep1=-27.2eV。(2 2)量子数量子数n=1n=1，能量值最小，电子动能最大，能量值最小，电子动能最大，电势能最小；电势能最小；量子数越大，能量值越大，电子动能越小，量子数越大，能量值越大，电子动能越小，电势能越大电势能越大.原子从一种定态原子从一种定态跃迁跃迁到另一种定态，它到另一种定态，它辐射辐射或或吸吸收收一定频率一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定。能量差决定。h hm m-n n（EmEn ）电子如果从一个轨道到另一个轨道，不是以

34、螺旋电子如果从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的形式改变半径大小的，而是从一个轨道跳跃线的形式改变半径大小的，而是从一个轨道跳跃到一个轨道，玻尔将这种现象叫做到一个轨道，玻尔将这种现象叫做电子的跃迁电子的跃迁。（频率条件）（频率条件）针对原子光谱是线状谱提出针对原子光谱是线状谱提出低低能能级级高高能能级级（电子克服库仑引力做功增大电势能，（电子克服库仑引力做功增大电势能，动能减小，原子的能量增加）动能减小，原子的能量增加）（电子所受库仑力做正功减小电势能，（电子所受库仑力做正功减小电势能，动能增加，原子的能量减少）动能增加，原子的能量减少）光子的发射和吸收光子的发射和吸收nmEEhvnmEE

35、hv 说明：由于能级是分立的，说明：由于能级是分立的，所以放出的光子的能量也是所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。谱只有一些分立的亮线。（原子光谱）（原子光谱）二、二、玻玻尔尔理理论论对对氢氢光光谱谱的的解解释释辐射辐射氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段时刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些

36、原子的核外电子跃迁时大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现就会有各种情况出现 说明：说明：一群原子和一个原子的跃迁问题一群氢原子一群氢原子处于量子数为处于量子数为n的激发态时，的激发态时，可能辐射出的光谱条数为可能辐射出的光谱条数为 ，而而一个氢原子一个氢原子处于量子数为处于量子数为n的激发态时，的激发态时，最多最多可辐射出可辐射出n1条光谱线条光谱线 2n2)1-n(nCN 二、二、玻玻尔尔理理论论对对氢氢光光谱谱的的解解释释nmEEhv 二、二、玻玻尔尔理理论论对对氢氢光光谱谱的的解解释释激发激发（2）吸收实物粒子能量吸收实物粒子能量 只要实物粒子动能足以使氢原子向只要实

37、物粒子动能足以使氢原子向高能级跃迁高能级跃迁,就能被氢原子吸收全部就能被氢原子吸收全部或部分动能而使氢原子向高能级跃迁或部分动能而使氢原子向高能级跃迁,多余能量仍为实物粒子动能多余能量仍为实物粒子动能。二、二、玻玻尔尔理理论论对对氢氢光光谱谱的的解解释释补充：补充：吸收光子能量吸收光子能量 a.对于能量小于原子电离能的光子对于能量小于原子电离能的光子（跃迁）（跃迁）（要么全被吸收，要么不吸收）（要么全被吸收，要么不吸收）跃迁跃迁电离电离nmEEhvnEEhv nEhv 即：b.对于能量大于或等于原子电离能的光子对于能量大于或等于原子电离能的光子（电离）（电离）若想把处于某一定态上的原子的电子电

38、离出去，若想把处于某一定态上的原子的电子电离出去，就需要给原子一定的能量如基态氢原子电离，就需要给原子一定的能量如基态氢原子电离，其电离能为其电离能为13.6 eV，只要能量等于或大于，只要能量等于或大于13.6 eV的光子都能被基态氢原子吸收而电离，只不的光子都能被基态氢原子吸收而电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的电过入射光子的能量越大，原子电离后产生的电子具有的动能越大子具有的动能越大 二、二、玻玻尔尔理理论论对对氢氢光光谱谱的的解解释释玻尔理论玻尔理论的解释并预言了氢原子辐射的解释并预言了氢原子辐射的电磁波的问题，但是也有它的的电磁波的问题，但是也有它的局限性局限性在解决核外电子的运动在解决核外电子的运动时成功引入了时成功引入了的的观念观念同时又应用了同时又应用了“粒子、粒子、轨道轨道”等等经典概念经典概念和和有关有关牛顿力学牛顿力学规律规律玻尔除了氢原子光谱外，在解决其玻尔除了氢原子光谱外，在解决其他问题上遇到了很大的他问题上遇到了很大的氦原子光谱氦原子光谱量子化条件的量子化条件的引进没有适当引进没有适当的理论解释。的理论解释。三、三、玻玻尔尔模模型型的的局局限限性性引入电子云的观点对玻尔模型进行修正引入电子云的观点对玻尔模型进行修正