《波尔原子假说》PPT课件.ppt
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1、量量 子子 化化 初初 步步能 级 1919世纪末世纪末2020世纪初,人类叩开了微观世世纪初,人类叩开了微观世界的大门,物理学家根据有研究提出了关界的大门,物理学家根据有研究提出了关于原子结构的各种模型,卢瑟福的核式结于原子结构的各种模型,卢瑟福的核式结构模型能够很好的解释实验现象,得到了构模型能够很好的解释实验现象,得到了多数人的支持,但是与经典的电磁理论发多数人的支持,但是与经典的电磁理论发生了矛盾生了矛盾著名的 粒子散射实验一、原子核式结构与经典电磁理论的矛盾:一、原子核式结构与经典电磁理论的矛盾:圆周运动圆周运动圆周运动圆周运动电场变化电场变化电场变化电场变化辐射电磁波辐射电磁波辐射
2、电磁波辐射电磁波能量减小能量减小能量减小能量减小轨道半径减小轨道半径减小轨道半径减小轨道半径减小最终落到原子核上最终落到原子核上最终落到原子核上最终落到原子核上圆周运动圆周运动圆周运动圆周运动向外辐射能量向外辐射能量向外辐射能量向外辐射能量f f波波波波=f f匀圆匀圆匀圆匀圆辐射电磁波的频率辐射电磁波的频率辐射电磁波的频率辐射电磁波的频率应连续变化应连续变化应连续变化应连续变化原子是稳定的原子是稳定的原子是稳定的原子是稳定的f f匀圆匀圆匀圆匀圆逐渐增大逐渐增大逐渐增大逐渐增大由由由由经经经经典典典典电电电电磁磁磁磁理理理理论论论论原子是不稳定的原子是不稳定的原子是不稳定的原子是不稳定的辐射
3、的电磁波的频辐射的电磁波的频辐射的电磁波的频辐射的电磁波的频率只是某些确定值率只是某些确定值率只是某些确定值率只是某些确定值事事事事实实实实轨道半径连续减小轨道半径连续减小轨道半径连续减小轨道半径连续减小以上矛盾表明,从宏观现象总结出来的以上矛盾表明,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经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,体产生的微观现象。为了解决这个矛盾,19131913年玻尔在卢瑟福学说的基础上,把年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,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。二、二、玻尔
4、的原子模型玻尔的原子模型卢瑟福的核式结构模型与经典电磁理论的矛盾卢瑟福的核式结构模型与经典电磁理论的矛盾1.1.原子的稳定性原子的稳定性?2.2.原子光谱是连续谱还是线状谱原子光谱是连续谱还是线状谱?尼尔斯尼尔斯 玻尔玻尔丹丹麦麦(1885-19621885-1962年)年)1885 1885 年,玻尔年,玻尔(Neils Bohr)(Neils Bohr)出生于丹出生于丹麦哥本哈根。他的父亲是哥本哈根大学麦哥本哈根。他的父亲是哥本哈根大学一名杰出的生理学教授,母亲出生于一个一名杰出的生理学教授,母亲出生于一个在银行、政治和教育各界中均很活跃的富在银行、政治和教育各界中均很活跃的富有犹太人家庭
5、。父母从小便很关心玻尔,有犹太人家庭。父母从小便很关心玻尔,使他的天赋得以充分发挥。使他的天赋得以充分发挥。1903 1903 年,玻年,玻尔入读哥本哈根大学,主修物理学。玻尔尔入读哥本哈根大学,主修物理学。玻尔尚未毕业时,便巳经锋芒毕露,他通过观尚未毕业时,便巳经锋芒毕露,他通过观察喷射的水流就能精密测量出水的表面张察喷射的水流就能精密测量出水的表面张力。力。1909 1909 年,玻尔获理科硕士学位,年,玻尔获理科硕士学位,1911 1911 年获哲学博士学位。年获哲学博士学位。他的博士论文金属电子论的研究定性地他的博士论文金属电子论的研究定性地说明了金属的各种性质。他察觉到经典理论说明了
6、金属的各种性质。他察觉到经典理论的缺陷,并证明了金属的磁性决不能用这些的缺陷,并证明了金属的磁性决不能用这些原理解释。结束在哥本哈根大学的学习后,原理解释。结束在哥本哈根大学的学习后,玻尔前往英国剑桥大学,想在汤姆逊的指导玻尔前往英国剑桥大学,想在汤姆逊的指导下继续研究电子论,但是汤姆逊巳经对这个下继续研究电子论,但是汤姆逊巳经对这个问题失去了兴趣。于是玻尔随即转往曼彻斯问题失去了兴趣。于是玻尔随即转往曼彻斯特大学,在卢瑟福的实验室工作。特大学,在卢瑟福的实验室工作。1913 1913 年,年,他发表了三篇论文,把当时的原子结构模型他发表了三篇论文,把当时的原子结构模型与量子论结合起来,揭开了
7、物理学崭新的一与量子论结合起来,揭开了物理学崭新的一页。页。爱因斯坦一直对量子力学的概率解释感到不满,他爱因斯坦一直对量子力学的概率解释感到不满,他曾在写给曾在写给 玻尔玻尔 的信中提到的信中提到:量子力学虽然令人量子力学虽然令人赞叹,但在我的心中有个声音告诉我,它还不是那赞叹,但在我的心中有个声音告诉我,它还不是那真实的东西真实的东西我无论如何也不相信上帝会在掷骰我无论如何也不相信上帝会在掷骰子子!本世纪最伟大的两位科学巨人之间的大战就本世纪最伟大的两位科学巨人之间的大战就此揭开序幕此揭开序幕 爱因斯坦曾提出许多爱因斯坦曾提出许多“矛盾矛盾”,企图证明量子,企图证明量子力学站不住脚。但是,玻
8、力学站不住脚。但是,玻尔对这些尔对这些“矛盾矛盾”经过分经过分析之后,反倒帮助阐明了析之后,反倒帮助阐明了量子力学的原理。量子力学的原理。玻尔年轻时,和他的兄弟曾是丹麦玻尔年轻时,和他的兄弟曾是丹麦国家足球队的队员。当国家足球队的队员。当19221922年在斯德哥年在斯德哥尔摩给他授奖时,有一丹麦报纸这样风尔摩给他授奖时,有一丹麦报纸这样风趣地报导说:授予趣地报导说:授予“著名足球运动员尼著名足球运动员尼耳斯耳斯.玻尔玻尔”诺贝尔奖金。诺贝尔奖金。二、玻尔原子结构模型二、玻尔原子结构模型 原子只能处于一系列不连续的能量状态中,原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些状态中原子是稳定的,电子
9、虽然绕核在这些状态中原子是稳定的,电子虽然绕核运动,但并不向外辐射能量。这些状态叫做运动,但并不向外辐射能量。这些状态叫做定态。定态。定态假设定态假设 原子从一种定态跃迁到另一种定态时,辐原子从一种定态跃迁到另一种定态时,辐射或吸收一定频率的光子,光子的能量由这射或吸收一定频率的光子,光子的能量由这两定态的能量差决定,即两定态的能量差决定,即h=Eh=E初初E E终终。跃迁假设跃迁假设原子的不同能量状态跟电子沿不同轨道绕核原子的不同能量状态跟电子沿不同轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的,因此电运动相对应。原子的定态是不连续的,因此电子的可能轨道也是不连续的。子的可能轨道也是不连续的。轨道
10、能级化轨道能级化假设假设三、能级三、能级1、内容:、内容:原子处于不同定态时所具有的能量值原子处于不同定态时所具有的能量值电子处于什么轨道时原子所具有的能量电子处于什么轨道时原子所具有的能量较小?是内层轨道还是外层轨道?较小?是内层轨道还是外层轨道?2、基态:、基态:能量值最低的状态能量值最低的状态轨道半径最小轨道半径最小3、激发态:、激发态:除基态外的状态除基态外的状态4、电离:、电离:核外电子脱离核的束缚状态核外电子脱离核的束缚状态原子的能量值最高原子的能量值最高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,计计算算出出了了氢氢的的电电子子可能
11、的轨道半径和对应的能量可能的轨道半径和对应的能量氢原子能级四、氢原子的轨道及对应的能级四、氢原子的轨道及对应的能级n n:电子脱:电子脱:电子脱:电子脱离核束缚离核束缚离核束缚离核束缚1 12 23 34 45 5 n n量子数量子数量子数量子数-13.6-13.6-3.4-3.4-1.51-1.51-0.85-0.85-0.54-0.540 0E/eVE/eV氢原子能级图氢原子能级图氢原子能级图氢原子能级图五、光子的发射与吸收五、光子的发射与吸收1、向下跃迁、向下跃迁1 12 23 34 45 5 n n量子数量子数量子数量子数-13.6-13.6-3.4-3.4-1.51-1.51-0.8
12、5-0.85-0.54-0.540 0E/eVE/eV可自发地经过一次可自发地经过一次或几次跃迁达基态或几次跃迁达基态跃迁时以光子的形跃迁时以光子的形式向外放出能量式向外放出能量发射光子发射光子某个氢原子处于某个氢原子处于某个氢原子处于某个氢原子处于n=4n=4激发态激发态激发态激发态1 1、它可能向外辐射哪些、它可能向外辐射哪些、它可能向外辐射哪些、它可能向外辐射哪些波长的光子?波长的光子?波长的光子?波长的光子?2 2、它最多向外辐射的光、它最多向外辐射的光、它最多向外辐射的光、它最多向外辐射的光子数为多少?子数为多少?子数为多少?子数为多少?3 3、若是一群处于该激发、若是一群处于该激发
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- 关 键 词:
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