玻尔的原子模型复习.pptx

一、对玻尔的原子结构理论的理解问题设计问题设计按按照照经经典典理理论论，核核外外电电子子在在库库仑仑引引力力作作用用下下绕绕原原子子核核做做圆圆周周运运动动.我我们们知知道道，库库仑仑引引力力和和万万有有引引力力形形式式上上有有相相似似之之处处，电电子子绕绕原原子子核核的的运运动动与与卫卫星星绕绕地地球球运运动动也也一一定定有有某某些些相相似似之之处处，那那么么若若将将卫卫星星地地球球模模型型缩缩小小是是否否变变为电子为电子原子核模型呢？原子核模型呢？第1页/共29页答答案案不不是是.在在玻玻尔尔的的原原子子结结构构理理论论中中，电电子子的的轨轨道道半半径径只只可可能能是是某某些些分分立立的的值值，而而卫卫星星的的轨轨道道半半径径可可按按需需要要任意取值任意取值.第2页/共29页要点提炼要点提炼对玻尔的原子结构理论的三点理解对玻尔的原子结构理论的三点理解1.轨道量子化轨道量子化(1)轨道半径只能够是某些轨道半径只能够是某些 的数值；的数值；(2)氢氢原原子子的的电电子子最最小小轨轨道道半半径径r10.053 nm，其其余余轨轨道道半径满足半径满足rn ，n为量子数，为量子数，n .分立分立n2r11,2,3，第3页/共29页2.能量量子化能量量子化(1)不不同同轨轨道道对对应应不不同同的的状状态态，在在这这些些状状态态中中，尽尽管管电电子子做做变变速速运运动动，却却不不辐辐射射能能量量，因因此此这这些些状状态态是是稳稳定定的的，原原子子在在不不同同的的状状态态有有不不同同的的能能量量，所所以以原原子子的的能能量量也也是是量子化的量子化的.(2)基态基态原子原子 的能量状态称为基态，对应的电子在离核最的能量状态称为基态，对应的电子在离核最 的轨道上运动，氢原子基态能量的轨道上运动，氢原子基态能量E1 .最低最低近近13.6 eV第4页/共29页(3)激发态激发态 的的能能量量状状态态称称为为激激发发态态，对对应应的的电电子子在在离离核核较较远远的轨道上运动的轨道上运动.氢氢原原子子各各能能级级的的关关系系为为：En (E113.6 eV，n1,2,3，).较高较高第5页/共29页3.能级跃迁与光子的发射和吸收：能级跃迁与光子的发射和吸收：(1)光子的发射光子的发射原原子子从从高高能能级级(En)向向低低能能级级(Em)跃跃迁迁时时会会 光光子子，放放出出光光子子的的能能量量h与与始始末末两两能能级级En、Em之之间间的的关关系系为为：h ，其中，其中h叫普朗克常量，叫普朗克常量，h6.631034 Js.(2)光子的吸收光子的吸收原子吸收光子后可以从原子吸收光子后可以从 跃迁到跃迁到 .发射发射EnEm低能级低能级高能级高能级第6页/共29页延伸思考延伸思考为为什什么么氢氢原原子子的的定定态态能能量量为为负负值值？氢氢原原子子由由低低能能级级跃跃迁迁到到高高能能级级的的过过程程中中动动能能如如何何变变化化？电电势势能能Ep及及轨轨道道能能量量如何变化？如何变化？答答案案氢氢原原子子的的定定态态能能量量包包括括两两种种能能量量：电电子子绕绕核核运运动动的的动动能能及及电电子子氢氢原原子子核核系系统统的的电电势势能能.在在研研究究电电势势能能时时我们通常取无穷远处作零势能面，设电子距核的半径我们通常取无穷远处作零势能面，设电子距核的半径为为第7页/共29页r，电子质量为，电子质量为m，由，由k m 可知电子的动能可知电子的动能Ek k ，而而电电势势能能的的表表达达式式为为Epk ，两两者者之之和和即即为为轨轨道道能能量量EEkEp k ，所所以以氢氢原原子子的的定定态态能能量量为为负负，基基态态的的半半径径为为r10.053 nm，E113.6 eV是是其其定态能量的最低值定态能量的最低值.第8页/共29页从从氢氢原原子子核核外外电电子子的的动动能能Ek、电电势势能能Ep及及轨轨道道能能量量E的的表表达达式式可可以以看看出出当当氢氢原原子子从从低低能能量量态态Em向向高高能能量量态态En(nm)跃跃迁迁时时，r增增大大，Ek减减小小，Ep增增大大，(或或r增增大大时时，库库仑仑力力做做负负功功，电电势势能能Ep增增大大)，E增增大大，故故需需吸吸收收光光子子能量，所吸收的光子能量能量，所吸收的光子能量hEnEm.第9页/共29页例例1玻尔在他提出的原子模型中所作的假设有玻尔在他提出的原子模型中所作的假设有()A.原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做加速运原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做加速运 动，但不向外辐射能量动，但不向外辐射能量B.原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动 相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的C.电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收或吸收)一定频率的光子一定频率的光子D.电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运 动的频率动的频率第10页/共29页解解析析A、B、C三三项项都都是是玻玻尔尔提提出出来来的的假假设设，其其核核心心是是原原子子定定态态概概念念的的引引入入与与能能量量跃跃迁迁学学说说的的提提出出，也也就就是是“量量子子化化”的的概概念念.原原子子的的不不同同能能量量状状态态与与电电子子绕绕核核运运动动时时不不同同的的圆圆轨轨道道相相对对应应，是是经经典典理理论论与与量量子子化化概概念念的的结结合合.原原子子辐辐射射的的能能量量与与电电子子在在某某一一可可能能轨轨道道上上绕绕核核的的运动无关运动无关.答案答案ABC第11页/共29页例例2氢氢原原子子的的核核外外电电子子从从距距核核较较近近的的轨轨道道上上跃跃迁迁到到距距核较远的轨道过程中核较远的轨道过程中()A.原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增 大，原子的能量增大大，原子的能量增大B.原子要放出光子，电子的动能减少，原子的电势能减原子要放出光子，电子的动能减少，原子的电势能减 少，原子的能量也减少少，原子的能量也减少C.原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减 少，原子的能量增大少，原子的能量增大D.原子要吸收光子，电子的动能减少，原子的电势能增原子要吸收光子，电子的动能减少，原子的电势能增 大，原子的能量增加大，原子的能量增加第12页/共29页解解析析由由库库仑仑力力提提供供向向心心力力，即即 ，Ek mv2 ，由由此此可可知知电电子子离离核核越越远远r越越大大，则则电电子子的的动动能能越越小，故小，故A、C错误；错误；因因r增大过程中库仑力做负功，故电势能增加，增大过程中库仑力做负功，故电势能增加，B错；错；再结合玻尔理论和原子的能级公式可知，再结合玻尔理论和原子的能级公式可知，D正确正确.答案答案D返回返回第13页/共29页问题设计问题设计二、原子的能级跃迁问题根据氢原子的能级图，说明：根据氢原子的能级图，说明：(1)氢氢原原子子从从高高能能级级向向低低能能级级跃跃迁迁时时，发发出出的的光光子子的的频频率如何计算？率如何计算？答答案案氢氢原原子子吸吸收收(或或辐辐射射)光光子子的的能能量量决决定定于于两两个个能能级级差差hEnEm(nm).第14页/共29页(2)如图如图1所示，是氢原子的能级图，若有一群所示，是氢原子的能级图，若有一群处于处于n4的激发态的氢原子向低能级跃迁时的激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多少种频率不同的光子？能辐射出多少种频率不同的光子？图图1答案答案氢原子能级跃迁图如图所示氢原子能级跃迁图如图所示.从图中从图中可以看出能辐射出可以看出能辐射出6种频率不同的光子，它种频率不同的光子，它们分别是们分别是n4n3，n4n2，n4n1，n3n2，n3n1，n2n1.第15页/共29页 要点提炼要点提炼1.电电子子从从一一种种能能量量态态跃跃迁迁到到另另一一种种能能量量态态时时，吸吸收收(或或放放出出)能能量量为为h的的光光子子(h是是普普朗朗克克常常量量)，这这个个光光子子的的能能量量由由前前后后两两个个能能级级的的 决决定定，即即h (mn).若若nm，则，则 光子，若光子，若mn，则，则 光子光子.能量差能量差EnEm辐射辐射吸收吸收第16页/共29页2.根根据据氢氢原原子子的的能能级级图图可可以以推推知知，一一群群量量子子数数为为n的的氢氢原子最后跃迁到基态时，可能发出的不同频率的光子原子最后跃迁到基态时，可能发出的不同频率的光子数可用数可用NC 计算计算.第17页/共29页 延伸思考延伸思考我我们们知知道道，高高速速运运动动的的电电子子与与原原子子撞撞击击，也也可可能能使使原原子子跃跃迁迁，氢氢原原子子吸吸收收光光子子能能量量而而跃跃迁迁与与吸吸收收电电子子能能量量而而跃跃迁有何不同？迁有何不同？答答案案如如用用电电子子与与氢氢原原子子相相碰碰撞撞，有有可可能能将将电电子子的的一一部部分分动动能能传传递递给给氢氢原原子子而而使使其其发发生生跃跃迁迁，此此时时氢氢原子会吸收电子的部分能量原子会吸收电子的部分能量(所吸收能量由所吸收能量由hEn第18页/共29页Em决决定定)而而跃跃迁迁，电电子子还还会会有有剩剩余余的的能能量量；但但氢氢原原子子吸吸收收光光子子能能量量时时通通常常是是将将其其全全部部吸吸收收(或或根根本本不不吸吸收收).如如：基基态态氢氢原原子子可可吸吸收收10.2 eV的的光光子子而而跃跃迁迁到到第第一一激激发发态态，而而能能量量为为11 eV的的光光子子则则不不能能被被其其吸吸收收，但但如如果果是是动动能能为为11 eV的的电电子子与与氢氢原原子子碰碰撞撞，氢氢原原子子可可以以吸吸收收其其中中10.2 eV的的能能量量而而跃跃迁迁，电电子子剩剩下下的动能为的动能为0.8 eV.第19页/共29页例例3欲欲使使处处于于基基态态的的氢氢原原子子激激发发，下下列列措措施施可可行行的的是是()A.用用10.2 eV的光子照射的光子照射B.用用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第20页/共29页解解析析由由“玻玻尔尔原原子子结结构构理理论论”的的跃跃迁迁假假设设可可知知，氢氢原原子子在在各各能能级级间间，只只能能吸吸收收能能量量值值刚刚好好等等于于两两能能级级之之差差的的光子光子.由由氢氢原原子子能能级级关关系系不不难难算算出出，10.2 eV刚刚好好为为氢氢原原子子n1和和n2的的两两能能级级之之差差，而而11 eV则则不不是是氢氢原原子子基基态态和和任任一一激激发发态态的的能能量量之之差差，因因而而氢氢原原子子只只能能吸吸收收前前者者被被激激发发，而而不不能能吸吸收收后后者者.对对14 eV的的光光子子，其其能能量量大大于于氢氢原原子子电电离能，足可使离能，足可使“氢原子氢原子”电离，而不受氢原子能电离，而不受氢原子能级间跃级间跃第21页/共29页迁迁条条件件的的限限制制，由由能能量量守守恒恒定定律律不不难难知知道道，氢氢原原子子吸吸收收14 eV的的光光子子，电电离离后后产产生生的的自自由由电电子子仍仍具具有有0.4 eV的的动动能能.用用电电子子去去碰碰撞撞氢氢原原子子时时，入入射射电电子子的的动动能能可可全全部部或或部部分分地地为为氢氢原原子子吸吸收收，所所以以只只要要入入射射电电子子的的动动能能大大于于或或等等于于基基态态和和某某个个激激发发态态能能量量之之差差，也也可可使使氢氢原原子子激激发发，故故正正确选项为确选项为A、C、D.答案答案ACD返回返回第22页/共29页课堂要点小结玻尔的原子模型玻尔的原子模型能级能级玻尔原子玻尔原子理论的基理论的基本假设本假设定态假设定态假设轨道量子化假设轨道量子化假设跃迁假设：跃迁假设：hEnEm(mn)玻尔理论对氢玻尔理论对氢光谱的解释光谱的解释氢原子能级公式氢原子能级公式En (n1，2，3)氢原子能级图氢原子能级图玻尔理论的成功与局限性及发展玻尔理论的成功与局限性及发展返回返回第23页/共29页自我检测区1234第24页/共29页12341.光子的发射和吸收过程是光子的发射和吸收过程是()A.原子从基态跃迁到激发态要放出光子，放出光子的能原子从基态跃迁到激发态要放出光子，放出光子的能 量等于原子在始、末两个能级的能量差量等于原子在始、末两个能级的能量差B.原子不能从低能级向高能级跃迁原子不能从低能级向高能级跃迁C.原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级，放出光子后原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级，放出光子后 从较高能级跃迁到较低能级从较高能级跃迁到较低能级D.原子无论是吸收光子还是放出光子，吸收的光子或放原子无论是吸收光子还是放出光子，吸收的光子或放 出的光子的能量恒等于始、末两个能级的能量差值出的光子的能量恒等于始、末两个能级的能量差值 CD第25页/共29页12342.如如图图2所所示示，1、2、3、4为为玻玻尔尔理理论论中中氢氢原原子子最最低低的的四四个个能能级级.处处在在n4能能级级的的一一群群氢氢原原子子向向低低能能级级跃跃迁迁时时，能能发发出出若若干干种种频频率率不不同同的的光光子子，在在这这些些光光子子中中，波波长长最最长的是长的是()A.n4跃迁到跃迁到n1时辐射的光子时辐射的光子B.n4跃迁到跃迁到n3时辐射的光子时辐射的光子C.n2跃迁到跃迁到n1时辐射的光子时辐射的光子D.n3跃迁到跃迁到n2时辐射的光子时辐射的光子图图2B第26页/共29页12343.用用能能量量为为12.6 eV的的光光子子去去照照射射一一群群处处于于基基态态的的氢氢原原子子，受受光光子子照照射射后后，下下列列关关于于这这群群氢氢原原子子的的跃跃迁迁的的说说法法正正确确的是的是()A.原子能跃迁到原子能跃迁到n2的激发态上的激发态上B.原子能跃迁到原子能跃迁到n3的激发态上的激发态上C.原子能跃迁到原子能跃迁到n4的激发态上的激发态上D.原子不能跃迁原子不能跃迁D第27页/共29页12344.欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是()A.用用11.5 eV的光子照射的光子照射 B.用用11.5 eV的电子碰撞的电子碰撞C.用用15 eV的光子照射的光子照射 D.用用15 eV的电子碰撞的电子碰撞解析解析氢原子只能吸收等于两能级之差的光子，氢原子只能吸收等于两能级之差的光子，A项错；项错；对对于于15 eV的的光光子子其其能能量量大大于于基基态态氢氢原原子子的的电电离离能能，可可被被基态氢原子吸收而电离，基态氢原子吸收而电离，C项正确；项正确；对对于于电电子子碰碰撞撞，只只要要入入射射电电子子的的动动能能大大于于或或等等于于两两个个能能级级差或电离能，都可使氢原子激发，差或电离能，都可使氢原子激发，B、D正确正确.BCD第28页/共29页感谢观看！感谢观看！第29页/共29页