玻尔的原子模型 (2).ppt

关于玻尔的原子模型关于玻尔的原子模型 (2)(2)现在学习的是第1页，共35页电子绕核运动将不断向电子绕核运动将不断向电子绕核运动将不断向电子绕核运动将不断向外辐射电磁波，电子损外辐射电磁波，电子损外辐射电磁波，电子损外辐射电磁波，电子损失了能量，其轨道失了能量，其轨道失了能量，其轨道失了能量，其轨道半径半径半径半径不断缩小，不断缩小，不断缩小，不断缩小，最终落在原最终落在原子核上子核上,而使原子变得而使原子变得而使原子变得而使原子变得不不不不稳定稳定稳定稳定+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实实现在学习的是第2页，共35页由于电子轨道的变由于电子轨道的变化是连续的，辐射化是连续的，辐射电磁波的频率等于电磁波的频率等于绕核运动的频率绕核运动的频率,连连续变化续变化,原子光谱应原子光谱应该是该是连续光谱连续光谱连续光谱连续光谱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原子光谱是原子光谱是原子光谱是原子光谱是不不连续连续的的的的,是是线状线状谱谱现在学习的是第3页，共35页以上矛盾表明，从宏观现象总结出来的经典以上矛盾表明，从宏观现象总结出来的经典电磁理论不适用于原子这样小的物体产生的电磁理论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，微观现象。为了解决这个矛盾，19131913年丹麦年丹麦的物理学家玻尔在卢瑟福学说的基础上，把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，提出普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出了玻尔理论。了玻尔理论。现在学习的是第4页，共35页针对原子核式结构模型提出针对原子核式结构模型提出 围绕原子核运动的电子围绕原子核运动的电子围绕原子核运动的电子围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些轨道半径只能是某些轨道半径只能是某些轨道半径只能是某些分分立立的数值的数值的数值的数值。且电子在这些轨道上绕核且电子在这些轨道上绕核且电子在这些轨道上绕核且电子在这些轨道上绕核的转动是的转动是的转动是的转动是稳定的稳定的稳定的稳定的，不产，不产生电磁辐射，也就是说，生电磁辐射，也就是说，电子的轨道也是量子化电子的轨道也是量子化的的现在学习的是第5页，共35页 电子在不同的轨道上运动，电子在不同的轨道上运动，原子处于不同的状态玻尔原子处于不同的状态玻尔指出，原子在不同的状态中指出，原子在不同的状态中具有不同的能量，所以原子具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。在这的能量也是量子化的。在这些状态中原子是稳定的。些状态中原子是稳定的。针对原子的稳定性提出针对原子的稳定性提出现在学习的是第6页，共35页能级：量子化的能量值。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定态：原子中具有确定能量的稳定状态量量子子数数基态：能量最低的状态（离核最近）基态：能量最低的状态（离核最近）基态基态基态基态激发态：其他的状态激发态：其他的状态激发态激发态激发态激发态能级图能级图123轨道与能级相对应轨道与能级相对应E现在学习的是第7页，共35页高高能能级级跃迁跃迁低低能能级级辐射光子辐射光子辐射光子辐射光子EmEn吸收光子吸收光子针对原子光谱是线状谱提出针对原子光谱是线状谱提出 电电子在始、末两个能级子在始、末两个能级Em和和En（EmEn ）间跃迁时）间跃迁时会会发射发射（或吸收）光子的频率（或吸收）光子的频率，发射（或吸收）光子的频率由前后能级发射（或吸收）光子的频率由前后能级的能量差决定的能量差决定。即即h hm m-n n其中其中为对应光子的频率。为对应光子的频率。现在学习的是第8页，共35页En 跃迁跃迁情形情形n 现在学习的是第9页，共35页玻玻尔尔从从上上述述假假设设出出发发，利利用用库库仑仑定定律律和和牛牛顿顿运运动动定定律律，计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量氢氢氢氢原原原原子子子子能能能能级级级级二、玻尔理论对氢光谱的解释二、玻尔理论对氢光谱的解释(r1=0.053nm)现在学习的是第10页，共35页说明说明1：（1）氢原子各定态的能量值，为电子绕氢原子各定态的能量值，为电子绕核运动的动能核运动的动能E Ek k和电势能和电势能E Ep p的代数和的代数和(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）这里的电势能这里的电势能Ep0，原因是规定了无限远，原因是规定了无限远处的电势能为零。这样越是里面轨道电势能越少，处的电势能为零。这样越是里面轨道电势能越少，负得越多。负得越多。且其大小总大于同一定态的动能值，且其大小总大于同一定态的动能值，所以各定态能量值均为负值所以各定态能量值均为负值,因此，不能根据因此，不能根据氢原子的能级公式氢原子的能级公式 得出氢原子各定态得出氢原子各定态能量与能量与n n2 2成反比的错误结论。成反比的错误结论。现在学习的是第11页，共35页（4）跃迁时跃迁时伴随着伴随着电子动能、原子电势能与原电子动能、原子电势能与原子能量的变化子能量的变化l当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能电势能E Ep p减小，电子动能增大，原子能量减减小，电子动能增大，原子能量减小反之，轨道半径增大时，原子电势能增小反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大大，电子动能减小，原子能量增大(3)(3)量子数量子数n=1n=1定态，能量值最小，电子动能最大，定态，能量值最小，电子动能最大，电势能最小；量子数越大，能量值越大，电子动能电势能最小；量子数越大，能量值越大，电子动能越小，电势能越大越小，电势能越大.现在学习的是第12页，共35页 说明说明2：1 从高能级向低能级跃迁从高能级向低能级跃迁时要释放能量。时要释放能量。以光子以光子形式辐射出去形式辐射出去-发射光子发射光子（原子发光现象）（原子发光现象）2 从低能级向高能级跃迁从低能级向高能级跃迁要吸收能量要吸收能量对于能量小于对于能量小于13.6ev的光子的光子（要么全被吸收，要么（要么全被吸收，要么不吸收）不吸收）对于能量大于或等于对于能量大于或等于13.6ev的光子的光子（电离）（电离）（1）若若吸收光子吸收光子（2）若若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高能级跃迁只要实物粒子动能足以使氢原子向高能级跃迁,就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。现在学习的是第13页，共35页l但但如果氢原子核外只有如果氢原子核外只有一个一个电子，这个电子在某个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段时间内，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，可能的情况只有由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有一一。l对于量子数为对于量子数为n的的一群一群氢原子，向较低的激发态氢原子，向较低的激发态或基态跃迁时，可能产生的谱线条数为或基态跃迁时，可能产生的谱线条数为N=说明3 处于激发态的处于激发态的原原子由于不稳定，会自发的子由于不稳定，会自发的向低能级向低能级跃迁跃迁，并产生不同频率的谱线。，并产生不同频率的谱线。现在学习的是第14页，共35页说明说明4.跃迁与电离的问题跃迁与电离的问题 原子跃迁时不管是吸收还是辐射光子，其原子跃迁时不管是吸收还是辐射光子，其光子的能量都必须等于这两个能级的能量差光子的能量都必须等于这两个能级的能量差若想把处于某一定态上的原子的电子电离出去，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，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，原子电离后产生只不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的电子具有的动能越大 现在学习的是第15页，共35页-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540 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=2N=3N=4N=5N=6轨道与能级相对应轨道与能级相对应成功解释了氢光谱的所有谱线。成功解释了氢光谱的所有谱线。二、玻尔理论对氢光谱的解释二、玻尔理论对氢光谱的解释二、玻尔理论对氢光谱的解释二、玻尔理论对氢光谱的解释现在学习的是第16页，共35页 氢氢原原子子能能级级跃跃迁迁与与光光谱谱图图巴巴耳耳末末系系-13.6 eV-3.40 eV-1.51 eV-0.85 eV-0.54 eV 0n=1n=2n=3n=4n=5n=问题问题问题问题1 1 1 1：巴尔末公式有正整数巴尔末公式有正整数巴尔末公式有正整数巴尔末公式有正整数n n n n出现，这里我们也用正整数出现，这里我们也用正整数出现，这里我们也用正整数出现，这里我们也用正整数n n n n来标志来标志来标志来标志氢原子的能级。它们之间是否有某种关系？氢原子的能级。它们之间是否有某种关系？氢原子的能级。它们之间是否有某种关系？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：巴尔末公式：巴尔末公式：二、玻尔理论对氢光谱的解释二、玻尔理论对氢光谱的解释现在学习的是第17页，共35页n=6n=5n=4n=1n=3n=2（巴尔末系）二二.玻尔理论对氢光谱的解释玻尔理论对氢光谱的解释HHHH现在学习的是第18页，共35页二、玻尔理论对氢光谱的解释二、玻尔理论对氢光谱的解释问题问题2 2 2 2：气体导电发光机理是什么？气体导电发光机理是什么？气体导电发光机理是什么？气体导电发光机理是什么？问题问题问题问题3 3 3 3：试解释原子光谱为什么是线状光谱？试解释原子光谱为什么是线状光谱？问题问题4 4：不同元素的原子为什么具有不同的特征谱线？不同元素的原子为什么具有不同的特征谱线？现在学习的是第19页，共35页 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、粒子、轨道轨道”等等经典概念经典概念和有和有关关牛顿力学牛顿力学规律规律除了氢原子光谱外，在解决其他除了氢原子光谱外，在解决其他问题上遇到了很大的问题上遇到了很大的困难困难困难困难三、玻尔模型的局限性三、玻尔模型的局限性氦原子光谱氦原子光谱量子化条件的引量子化条件的引进没有适当的理进没有适当的理论解释论解释。现在学习的是第20页，共35页汤姆孙发现电子汤姆孙发现电子汤姆孙发现电子汤姆孙发现电子汤姆孙的西瓜汤姆孙的西瓜汤姆孙的西瓜汤姆孙的西瓜模型模型模型模型粒子散射实验粒子散射实验粒子散射实验粒子散射实验卢瑟福的核式卢瑟福的核式卢瑟福的核式卢瑟福的核式结构模型结构模型结构模型结构模型原子不可割原子不可割原子不可割原子不可割汤姆孙的西瓜汤姆孙的西瓜汤姆孙的西瓜汤姆孙的西瓜模型模型模型模型原子稳定性事实原子稳定性事实原子稳定性事实原子稳定性事实氢光谱实验氢光谱实验氢光谱实验氢光谱实验否定否定建立建立否定否定建立建立否定否定卢瑟福的核式卢瑟福的核式卢瑟福的核式卢瑟福的核式结构模型结构模型结构模型结构模型建立建立出现矛盾出现矛盾?玻尔模型玻尔模型玻尔模型玻尔模型玻尔模型玻尔模型复杂（氦）原子光复杂（氦）原子光复杂（氦）原子光复杂（氦）原子光谱谱谱谱量子力学理论量子力学理论量子力学理论量子力学理论 玻尔模型玻尔模型玻尔模型玻尔模型否定否定建立建立观观察察与与实实验验所所获获得得的的事事实实出现矛盾建建建建 立立立立 科科 学学学学模模型型型型提提提提出出科科科科学学学学假假说说说说拓展与提高拓展与提高拓展与提高拓展与提高怎样修改玻尔模型？怎样修改玻尔模型？思想：必须彻底放弃经典概念？思想：必须彻底放弃经典概念？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概率电子在某处单位体积内出现的概率电子云电子云原子结构的认识史原子结构的认识史原子结构的认识史原子结构的认识史原子结构的认识史原子结构的认识史现在学习的是第21页，共35页学以致用学以致用学以致用学以致用小结小结现在学习的是第22页，共35页 例例1：按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小：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，正确的是法中，正确的是: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，总能量变大、电子的动能变小，电势能变大，总能量变大D例题讲解例题讲解现在学习的是第23页，共35页例例2：根据玻尔理论，某原子的电子从能根据玻尔理论，某原子的电子从能量为量为E E1 1 1 1的轨道跃迁到能量为的轨道跃迁到能量为E E2 2的轨道，的轨道，辐辐射出波射出波长为长为的光，以的光，以h h表示普朗克常量，表示普朗克常量，c c表示真空中的光速，表示真空中的光速，则则E E2 2 2 2等于等于 A.1 B.1 C.1 D.C现在学习的是第24页，共35页例例3：欲使处于基态的氢原子被激发，下列可行：欲使处于基态的氢原子被激发，下列可行的措施是（的措施是（）A.用用10.eV的光子照射的光子照射 B.用用11eV的光子照射的光子照射 C.用用14eV的光子照射的光子照射 D.用用11eV的电子碰撞的电子碰撞ACD现在学习的是第25页，共35页例例4、如图所示为氢原子的能级图，若用能量为、如图所示为氢原子的能级图，若用能量为12.75eV的光子去照射大量处于基态的氢原子，则（的光子去照射大量处于基态的氢原子，则（）A.氢原子能从基态跃迁氢原子能从基态跃迁到到n=4的激发态上去的激发态上去B.有的氢原子能从基态跃迁有的氢原子能从基态跃迁到到n=3的激发态上去的激发态上去 C.氢原子最多能发射氢原子最多能发射3种波长不同的光种波长不同的光 D.氢原子最多能发射氢原子最多能发射6种波长不同的光种波长不同的光现在学习的是第26页，共35页 例例5：一群处于基态的氢原子吸收某种单色光的光：一群处于基态的氢原子吸收某种单色光的光子后，只能发出频率为子后，只能发出频率为 1、2、3的三种光子，且的三种光子，且 1 2 3，则，则A、被氢原子吸收的光子的能量为、被氢原子吸收的光子的能量为h 1 B、被氢原子吸收的光子的能量为、被氢原子吸收的光子的能量为h 2 C、1=2+3D、被氢原子吸收的光子的能量为、被氢原子吸收的光子的能量为 h 1+h 2+h 3AC现在学习的是第27页，共35页例例6 6、图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。关于这些光下列说法正确的是（关于这些光下列说法正确的是（）最容易表现出衍射现象的光是由最容易表现出衍射现象的光是由能级跃到能级产生的能级跃到能级产生的频率最小的光是由频率最小的光是由能级跃迁到能级产生的能级跃迁到能级产生的这些氢原子总共可辐射这些氢原子总共可辐射出种不同频率的光出种不同频率的光用能级跃迁到用能级跃迁到能级辐射出的光照射能级辐射出的光照射逸出功为逸出功为6.346.34的金属铂的金属铂发生光电效应。发生光电效应。D现在学习的是第28页，共35页例例7 7、现有现有12001200个氢原子被激发到量子数为个氢原子被激发到量子数为4 4的能级上，若的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？假定处在量子数为是多少？假定处在量子数为n n的激发态的氢原子跃迁到各较低能的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的 。A.1200 B.2000 C.2200 D.2400A.1200 B.2000 C.2200 D.2400解解：画出示意图，分步计算，不难画出示意图，分步计算，不难得出结论得出结论400400个，个，400400个，个，400400个，个，200200个，个，200200个，个，200200个，个，400400个，共个，共22002200个。个。现在学习的是第29页，共35页1 1、对玻尔理论的下列说法中，正确的是（、对玻尔理论的下列说法中，正确的是（）A A、继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设轨道引入了量子化假设B B、对经典电磁理论中关于对经典电磁理论中关于“做加速运动的电荷要辐做加速运动的电荷要辐射电磁波射电磁波”的观点提出了异议的观点提出了异议C C、用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系变化之间的定量关系D D、玻尔的两个公式是在他的理论基础上利用经典电玻尔的两个公式是在他的理论基础上利用经典电磁理论和牛顿力学计算出来的磁理论和牛顿力学计算出来的ABCD达标练习达标练习现在学习的是第30页，共35页2 2、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（）A A、原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量应一定的能量B B、原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就会向外辐射能量态不改变，就会向外辐射能量C C、原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子定频率的光子D D、原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的道是不连续的BC现在学习的是第31页，共35页3 3、根据玻尔理论，氢原子中，量子数、根据玻尔理论，氢原子中，量子数N N越大，则下列说法中越大，则下列说法中正确的是（正确的是（）A A、电子轨道半径越大电子轨道半径越大 B B、核外电子的速率越大核外电子的速率越大C C、氢原子能级的能量越大氢原子能级的能量越大 D D、核外电子的电势能越大核外电子的电势能越大4 4、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（）A A、可以取任意值可以取任意值 B B、可以在某一范围内取任意值可以在某一范围内取任意值C C、可以取一系列不连续的任意值可以取一系列不连续的任意值D D、是一系列不连续的特定值是一系列不连续的特定值DACD现在学习的是第32页，共35页5.在气体放电管中，用携带着能量在气体放电管中，用携带着能量12.2eV的的电子去轰击氢原子，试确定此时的氢可能辐电子去轰击氢原子，试确定此时的氢可能辐射的谱线的波长射的谱线的波长 现在学习的是第33页，共35页6：氢原子从能级：氢原子从能级A跃迁到能级跃迁到能级B时，辐射出波长时，辐射出波长为为1的光子，从能级的光子，从能级A跃迁到能级跃迁到能级C时，辐射出时，辐射出波长为波长为2的光子，若的光子，若1 2,则氢原子从能级则氢原子从能级B跃迁跃迁到能级到能级C时，将辐射还是吸收光子？光子的波长为时，将辐射还是吸收光子？光子的波长为多大？多大？现在学习的是第34页，共35页感感谢谢大大家家观观看看现在学习的是第35页，共35页