玻尔的原子模型 (2)精选课件.ppt
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1、关于玻尔的原子模型关于玻尔的原子模型 (2)(2)第一页,本课件共有35页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,电子损失了能量,其轨道失了能量,其轨道半径半径不断缩小,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不稳定不稳定+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第二页,本课件共有35页由于电子轨道的变化由于电子轨道的变化是连续的,辐射电磁是连续的,辐射电磁波的频率等于绕核运波的频率等于绕核运动的频率动的频率,连续变化连续变化,原子光谱应该是原子光谱应该是连续连续连续连续光谱光谱光谱光谱经经经经典典典典理理理理论论论
2、论认认认认为为为为事事实实原子光谱是原子光谱是不不连续连续的的,是是线线状谱状谱第三页,本课件共有35页以上矛盾表明,从宏观现象总结出来的经以上矛盾表明,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典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,生的微观现象。为了解决这个矛盾,19131913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,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。提出了玻尔理论。第四页,本课件共有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
3、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。且电子在这些轨道上绕且电子在这些轨道上绕核的转动是核的转动是稳定的稳定的,不,不,不,不产生电磁辐射,也就是产生电磁辐射,也就是产生电磁辐射,也就是产生电磁辐射,也就是说,电子的轨道也是量说,电子的轨道也是量说,电子的轨道也是量说,电子的轨道也是量子化的子化的子化的子化的第五页,本课件共有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
4、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第六页,本课件共有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第七页,本课件共有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
5、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)光子的频率由前后发射(或吸收)光子的频率由前后能级的能量差决定能级的能量差决定。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。第八页,本课件共有35页En 跃迁跃迁情形情形n 第九页,本课件共有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
6、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)第十页,本课件共有35页说明说明1:(1)氢原子各定态的能量值,为电子氢原子各定态的能量值,为电子绕核运动的动能绕核运动的动能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,原因是规定了无限远处的电势能为零。
7、这样越是里面轨道电势能远处的电势能为零。这样越是里面轨道电势能越少,负得越多。越少,负得越多。且其大小总大于同一定态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的动能值,所以各定态能量值均为负值,因因此,不能根据氢原子的能级公式此,不能根据氢原子的能级公式 得出得出氢原子各定态能量与氢原子各定态能量与n n2 2成反比的错误结论。成反比的错误结论。第十一页,本课件共有35页(4)跃迁时跃迁时伴随着伴随着电子动能、原子电势能与电子动能、原子电势能与原子能量的变化原子能量的变化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
8、,电子动能增大,原子能量减小减小,电子动能增大,原子能量减小反之,轨道半径增大时,原子电势能增大,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,电势能越大能越小,电势能越大.第十二页,本课件共有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
9、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,就能就能被氢原子吸收全部或部分动能而使氢原子向高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。第十三页,本课件共有35页l但但如果氢原
10、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,在某段时个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,可能的间内,由某一轨道跃迁到另一个轨道时,可能的情况只有一情况只有一。l对于量子数为对于量子数为n的的一群一群氢原子,向较低的激发态或氢原子,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,会自发子由于不稳定,会自发的向低能级的向低能级跃迁跃迁,并产生不同频率的谱线。,并产生不同频率的谱线。第十四页,本课件共有35页说明
11、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,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其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差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离出去,就需要给原子一定的能量如基态氢原子电离,其电离能为氢原子电离,其电离能为13.6 eV,只要能,只要能量等于或大于量等于或大于13.6 eV的光子都能被基态氢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子具有的动能越大大,原子
12、电离后产生的电子具有的动能越大 第十五页,本课件共有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第十六页,本课件共有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=
13、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第十七页,本课件共有35页n=6n=5n=4n=1n=3n=2(巴
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