《玻尔的原子模型》ppt课件

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1、 第十八章：原子结第十八章：原子结构构 第第 4 4 节节：玻：玻尔尔的原子模的原子模型型第十八章：原子结构第4节：玻尔的原子模型11知道玻尔知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容。原子理论的基本假设的主要内容。2了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念。了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念。3能能用玻尔用玻尔原子理论简单解释氢原子模型原子理论简单解释氢原子模型。4了解玻尔了解玻尔模型的不足之处及其原因。模型的不足之处及其原因。1知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容。2 本本节节是是本本章章内内容容的的重重点点章章节节，也也是是难难点点。玻玻尔尔理理论论的的内内容容不不易易理

2、理解解，介介绍绍玻玻尔尔理理论论时时，可可根根据据卢卢瑟瑟福福原原子子模模型型跟跟经经典典电电磁磁理理论论之之间间的的矛矛盾盾，说说明明经经典典电电磁磁理理论论不不适适用用于于原原子子结结构构，直直接接提提出出玻玻尔尔理理论论的的内内容容，简简洁洁明明了了，学学生生容容易易接接受受。关关于于氢氢原原子子核核外外电电子子跃跃迁迁时时的的辐辐射射（或或吸吸收收）光光子子问问题题，可可根根据据不不同同层层次次学学生生选选定定难度。玻尔理论的局限性，学生了解即可。难度。玻尔理论的局限性，学生了解即可。本本节节在在介介绍绍玻玻尔尔原原子子理理论论的的内内容容之之后后，用用它它来来成成功功地地解解释释了了

3、氢氢光光谱谱的的实实验验规规律律。玻玻尔尔理理论论的的一一个个重重要要假假设设就就是是原原子子能能量量量量子子化化，“弗弗兰兰克克-赫赫兹兹”实实验验证证明明了了正正确确性性。尽尽管管玻玻尔尔模模型型后后来来被被证证明明不不完完善，但仍是人们认识原子结构的一个重要里程碑。善，但仍是人们认识原子结构的一个重要里程碑。本节是本章内容的重点章节，也是难点。玻尔理论3电子绕核运动将不断向外电子绕核运动将不断向外辐射电磁波，电子损失了辐射电磁波，电子损失了能量，其轨道能量，其轨道半径不断缩半径不断缩小，小，最终落在原子核上最终落在原子核上,而使原子变得而使原子变得不稳定不稳定+经经经经典典典典理理理理论

4、论论论认认认认为为为为事事事事 实实实实+原子是稳定的原子是稳定的电子绕核运动将不断向外辐射电磁波，电子损失了能量，其轨道半径4经经经经典典典典理理理理论论论论认认认认为为为为事事事事 实实实实由于电子轨道的变化是连续的，辐射电磁波的频率由于电子轨道的变化是连续的，辐射电磁波的频率等于绕核运动的等于绕核运动的频率，连续变化，原子光谱频率，连续变化，原子光谱应该是应该是连续光谱连续光谱原子光谱是不连续原子光谱是不连续的，是的，是线状谱线状谱经典理论认为事实由于电子轨道的变化是连续的，辐射电磁波5 以上以上矛盾表明，从宏观现象总结出来的经典电磁理论矛盾表明，从宏观现象总结出来的经典电磁理论不适用于

5、原子这样小的物体产生的微观现象。为了解决这不适用于原子这样小的物体产生的微观现象。为了解决这个矛盾，个矛盾，1913年丹麦的物理学家玻尔在卢瑟福学说的基础年丹麦的物理学家玻尔在卢瑟福学说的基础上，把普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出了玻尔上，把普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出了玻尔理论。理论。以上矛盾表明，从宏观现象总结出来的经典电磁理论不适用6针对原子核式结构模型提出针对原子核式结构模型提出 围围绕绕原原子子核核运运动动的的电电子子轨轨道道半半径径只只能能是是某某些些分分立立的的数数值值。且且电电子子在在这这些些轨轨道道上上绕绕核核的的转转动动是是稳稳定定的的，不不产产生生电电磁磁

6、辐辐射射，也也就就是是说说，电电子的轨道是量子化子的轨道是量子化的。的。假说假说1：轨道：轨道量子化量子化分立轨道分立轨道分立轨道分立轨道针对原子核式结构模型提出围绕原子核运动的电子轨道半径7针对原子的稳定性提出针对原子的稳定性提出 电子电子在不同的轨道上运动，在不同的轨道上运动，原子处于不同的原子处于不同的状态状态。玻尔玻尔指指出，原子在不同的状态中具有出，原子在不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。在这些状态中也是量子化的。在这些状态中原子是稳定的。原子是稳定的。假说假说2：能级：能级(定态定态)假说假说针对原子的稳定性提出电子在不同的轨道上运动

7、，原子处于8 能级能级：量子化的能量值。量子化的能量值。定态定态：原子中具有确定能量的原子中具有确定能量的稳定状态稳定状态。基态：能量最低的基态：能量最低的状态状态(离离核核最近最近)基态基态激发态：其他的状态激发态：其他的状态激激发发态态量量子子数数123轨轨道道与与能能级级相相对对应应E412345E1E3E2E5En能级：量子化的能量值。定态：原子中具有确定能量的稳定状态9针对原子光谱针对原子光谱是是线状谱线状谱提出提出假说假说3：频率条件：频率条件(跃迁假说跃迁假说)E412345E1E3E2E5En 原原子子在在始始、末末两两个个能能级级 Em 和和 En(EmEn)间间跃跃迁迁时时

8、，发发射射(或或吸吸收收)光光子子的的频频率率可可以以由由前前后后能级的能量差能级的能量差决定：决定：针对原子光谱是假说3：频率条件(跃迁假说)E412345E110激激发发态态跃跃 迁迁电子电子克服库仑引力做功增大电势能，原子的能量克服库仑引力做功增大电势能，原子的能量增加增加吸收光子吸收光子电子电子所受库仑力做正功减小电势能，原子的能量所受库仑力做正功减小电势能，原子的能量减少减少辐射光子辐射光子辐射光子辐射光子基基态态(Em En)激发态跃迁电子克服库仑引力做功增大电势能，原子的能量增加11rn=n2r1En=E1/n2r1=0.053 nm（n=1，2，3，）玻尔玻尔从上述假设出发，利

9、用库仑定律和牛顿运动定从上述假设出发，利用库仑定律和牛顿运动定律，计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量律，计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量rn=n2r1En=E1/n2r1=0.053122.这里这里的电势的电势能能 Ep0，原因是规定了，原因是规定了无限远处的电势能为零无限远处的电势能为零。这样这样越是里面轨道电势能越少，负得越多越是里面轨道电势能越少，负得越多。3.量子数量子数 n=1定态，能量值最小，电子动能最大，电势能最小定态，能量值最小，电子动能最大，电势能最小；量子数量子数越大，能量值越大，电子动能越小，电势能越越大，能量值越大，电子动能越小，电势能越大大。4.跃迁

10、跃迁时电子动能、原子电势能与原子能量的变化时电子动能、原子电势能与原子能量的变化：当：当轨道轨道 半径半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势减小时，库仑引力做正功，原子的电势能能 Ep 减小减小，电子动能增大，原子能量电子动能增大，原子能量减小。反之减小。反之，轨道半径增大时，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大。增大。这里的电势能Ep0，原因是规定了无限远处的电势能为零。13123450 nE/eV赖曼系（紫外线）赖曼系（紫外线）巴耳末系（可见光）巴耳末系（可见光）帕邢系（红外线）帕邢系（红外线）布喇开系布喇开系逢德系逢德系N=1N

11、=2N=3N=4N=5N=6成功解释了氢光谱成功解释了氢光谱的所有的所有谱线谱线+123450nE/eV赖曼系14巴巴耳耳末末系系-13.6 eV-3.40 eV-1.51 eV-0.85 eV-0.54 eV 0n=1n=2n=3n=4n=5n=巴巴尔末公式有尔末公式有正整数正整数 n 出现出现，这里我们也用，这里我们也用正整数正整数 n 来来标志氢原子的能级。它们之间是否有某种关系？标志氢原子的能级。它们之间是否有某种关系？巴尔末公式：巴尔末公式：巴耳末系-13.6eV-3.40eV-1.51eV-015n=6n=5n=4n=1n=3n=2HHHHHn=6n=5n=4n=1n=3n=2HH

12、HHH161.从从高高能级向能级向低低能级能级跃迁跃迁 发射光子：发射光子：以以光子形式光子形式辐射出去辐射出去（原子发光现象（原子发光现象）。）。2.从从低低能级向能级向高高能级能级跃迁跃迁(1)吸收光子吸收光子对于对于能量大于或等于能量大于或等于13.6eV的的光子光子(电离电离)；对于对于能量能量小于小于13.6eV的的光子光子(要么要么全被吸收，要么不全被吸收，要么不吸收吸收)。(2)吸收吸收实物粒子实物粒子能量能量只要只要实物粒子动能足以使氢原子向高能级实物粒子动能足以使氢原子向高能级跃迁，就跃迁，就能被能被氢氢原子原子吸收全部或部分动能而使氢原子向高能级吸收全部或部分动能而使氢原子

13、向高能级跃迁，多余跃迁，多余能量能量仍为实物粒子仍为实物粒子动能动能。从高能级向低能级跃迁2.从低能级向高能级跃迁(1)1718 玻尔理论玻尔理论成功成功成功成功的解释并预言了氢原子辐射的电磁波的问的解释并预言了氢原子辐射的电磁波的问题，但是也有它的题，但是也有它的局限性局限性在解决核外电子的运动时在解决核外电子的运动时成功引入了成功引入了量子化量子化的观念的观念同时又应用了同时又应用了“粒子、轨粒子、轨道道”等等经典概念经典概念和有关和有关牛牛顿力学顿力学规律规律除了氢原子光谱外，在解决其除了氢原子光谱外，在解决其他问题上遇到了很大的他问题上遇到了很大的困难困难困难困难氦原子光谱氦原子光谱量

14、子化条件的引进没量子化条件的引进没有适当的理论有适当的理论解释解释玻尔理论成功的解释并预言了氢原子辐射的电磁波的问题，但19汤姆孙发现汤姆孙发现电子电子汤姆孙的西汤姆孙的西瓜模型瓜模型粒子散射实验粒子散射实验卢瑟福的核卢瑟福的核式结构模型式结构模型原子不可割原子不可割汤姆孙的西汤姆孙的西瓜模型瓜模型原子稳定性原子稳定性事实事实氢光谱实验氢光谱实验卢瑟福的核卢瑟福的核式结构模型式结构模型出现矛盾出现矛盾出现矛盾出现矛盾?玻尔模型玻尔模型玻尔模型玻尔模型复杂（氦）原子复杂（氦）原子光谱光谱量子力学量子力学理论理论玻尔玻尔模型模型出现矛盾出现矛盾出现矛盾出现矛盾否否 定定建建 立立否否否否 定定定定

15、建建建建 立立立立出现矛盾出现矛盾出现矛盾出现矛盾否否 定定建建 立立否否否否 定定定定建建建建 立立立立怎样修改玻尔模型？怎样修改玻尔模型？思想：必须彻底放弃经典思想：必须彻底放弃经典思想：必须彻底放弃经典思想：必须彻底放弃经典概念概念概念概念关键：用电子云概念取代经典的轨道概念关键：用电子云概念取代经典的轨道概念关键：用电子云概念取代经典的轨道概念关键：用电子云概念取代经典的轨道概念电子在某处单位体积内出现的电子在某处单位体积内出现的概率概率 电子云电子云建建建建 立立立立 科科科科 学学学学模模模模型型型型提提提提出出出出科科科科学学学学假假假假说说说说观观观观察察察察与与与与实实实实验

16、验验验所所所所获获获获得得得得的的的的事事事事实实实实汤姆孙发现电子汤姆孙的西瓜模型粒子散射实验卢瑟福的核式结构201.按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道上，有关能量变化的说法中，正确迁到半径较大的轨道上，有关能量变化的说法中，正确的是的是 ()A.电子的动能变大，电势能变大，总能量变大电子的动能变大，电势能变大，总能量变大 B.电子的动能变小，电势能变小，总能量变小电子的动能变小，电势能变小，总能量变小 C.电子的动能变小，电势能变大，总能量不变电子的动能变小，电势能变大，总能量不变 D.电子的动能变小，电势能变大，

17、总能量变大电子的动能变小，电势能变大，总能量变大D1.按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃D212.根据根据玻尔理论，某原子的电子从能量玻尔理论，某原子的电子从能量为为 E 的的轨道跃迁轨道跃迁到能量到能量为为 E 的的轨道，轨道，辐射出波射出波长为 的的光，光，以以 h 表示表示普普朗克常量，朗克常量，c 表示表示真空中的光速，真空中的光速，则 E 等于等于()A.B.C.D.C2.根据玻尔理论，某原子的电子从能量为E的轨道跃迁到223.欲使处于基态的氢原子被激发，下列可行的措施欲使处于基态的氢原子被激发，下列可行的措施是是()A.用用 10.2 eV 的光子照射的光子照射 B.用

18、用 11 eV 的光子照射的光子照射 C.用用 14 eV 的光子照射的光子照射 D.用用 11 eV 的电子碰撞的电子碰撞ACD3.欲使处于基态的氢原子被激发，下列可行的措施ACD23AD4.如如图所示为氢原子的能级图，若用能量图所示为氢原子的能级图，若用能量为为 12.75 eV 的的光子光子去照射大量处于基态的氢原子，去照射大量处于基态的氢原子，则则()A.氢原子氢原子能从基态跃迁能从基态跃迁到到 n=4 的的激发态激发态上去上去 B.有有的氢原子能从基态跃迁的氢原子能从基态跃迁到到 n=3 的的激发态激发态上去上去 C.氢原子氢原子最多能最多能发射发射 3 种种波长不同的波长不同的光光

19、 D.氢原子氢原子最多能最多能发射发射 6 种种波长不同的光波长不同的光AD4.如图所示为氢原子的能级图，若用能量为12.7524 5.一群一群处于基态的氢原子吸收某种单色光的光子后处于基态的氢原子吸收某种单色光的光子后，只能只能发出频率发出频率为为 1、2、3 的的三种光子，三种光子，且且 1 2 3，则则()A.被被氢原子吸收的光子的能量氢原子吸收的光子的能量为为 h1 B.被被氢原子吸收的光子的能量氢原子吸收的光子的能量为为 h2 C.1=2+3 D.被被氢原子吸收的光子的能量为氢原子吸收的光子的能量为 h1+h2+h3AC5.一群处于基态的氢原子吸收某种单色光的光子后，AC252200 220026