玻尔的原子模型课堂.pptx

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1、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汤姆孙的西汤姆孙的西汤姆孙的西瓜模型瓜模型瓜模型瓜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卢瑟福的核卢瑟福的核卢瑟福的核式结构模型式结构模型式结构模型式结构模型回顾科学家对原子结构的认识史回顾科学家对原子结构的认识史回顾科学家对原子结构的认识史回顾科学家对原子结构的认识史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汤姆孙的西汤姆孙的西汤姆孙的西瓜模型瓜模型瓜模型瓜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

2、卢瑟福的核卢瑟福的核卢瑟福的核卢瑟福的核式结构模型式结构模型式结构模型式结构模型建立建立出现矛盾出现矛盾?第1页/共32页电子绕核运动将不断电子绕核运动将不断电子绕核运动将不断电子绕核运动将不断向外辐射电磁波，电向外辐射电磁波，电向外辐射电磁波，电向外辐射电磁波，电子损失了能量，其轨子损失了能量，其轨子损失了能量，其轨子损失了能量，其轨道道道道半径不断缩小，半径不断缩小，半径不断缩小，半径不断缩小，最最最最终落在原子核上终落在原子核上终落在原子核上终落在原子核上,而使而使而使而使原子变得原子变得原子变得原子变得不稳定不稳定不稳定不稳定+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事事实

3、实实实第2页/共32页由于电子轨道的变由于电子轨道的变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绕核运动的频率绕核运动的频率,连续变化连续变化连续变化连续变化,原子光原子光原子光原子光谱应该是谱应该是谱应该是谱应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,是是是是线线状谱状谱第3页/共32页以上矛盾表明，从宏观现象总结出来的经以上矛盾

4、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础上，把普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出了玻尔理论。统上，提出了玻尔理论。第4页/共32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围绕原子核运动的电围绕原子核运动的电围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某子轨道半径只能是某子轨道半径只能是某子轨道半径只能是某些些些些分立分立的数值的

5、数值的数值的数值。且电子在这些轨道上且电子在这些轨道上且电子在这些轨道上且电子在这些轨道上绕核的转动是绕核的转动是绕核的转动是绕核的转动是稳定的稳定的稳定的稳定的，不产生电磁辐射，也不产生电磁辐射，也不产生电磁辐射，也不产生电磁辐射，也就是说，电子的轨道就是说，电子的轨道就是说，电子的轨道就是说，电子的轨道也是量子化的也是量子化的也是量子化的也是量子化的第5页/共32页 电子在不同的轨道上运电子在不同的轨道上运动，原子处于不同的状态动，原子处于不同的状态玻尔指出，原子在不同玻尔指出，原子在不同的状态中具有不同的能量，的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子所以原子的能量也是量子化的。在这

6、些状态中原子化的。在这些状态中原子是稳定的。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6页/共32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7页/共32页n EmEn针对原子光谱是线状谱提出针对原子光谱是线状谱提出 当电子从能量较高的定态轨当电子从能量较高的定态轨道（其能量记为道（其能量记为m m）跃迁到）跃迁

7、到能量较低的定态轨道（能量记能量较低的定态轨道（能量记为为n n，mnmn）时，会放出能量）时，会放出能量为为h h的光子（的光子（h h是普朗克常量）是普朗克常量），这个光子的能量由前后两个，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，能级的能量差决定，即即h hm m-n n称为频率条件，又称辐射条件称为频率条件，又称辐射条件第8页/共32页 原子在始、末原子在始、末两个能级两个能级Em和和En（EmEn ）间跃）间跃迁时发射（或吸迁时发射（或吸收）光子的频率收）光子的频率可以由前后能级可以由前后能级的能量差决定的能量差决定：针对原子光谱是线状谱提出针对原子光谱是线状谱提出E第9页/共32页

8、激激发发态态跃迁基基态态（电子克服库仑引力做功增大（电子克服库仑引力做功增大电势能，原子的能量增加）电势能，原子的能量增加）吸收光子吸收光子（电子所受库仑力做正功（电子所受库仑力做正功减小电势能，原子的能量减小电势能，原子的能量减少）减少）辐射光子辐射光子光子的发射和吸收光子的发射和吸收（EmEn）第10页/共32页玻玻玻玻尔尔尔尔从从从从上上上上述述述述假假假假设设设设出出出出发发发发，利利利利用用用用库库库库仑仑仑仑定定定定律律律律和和和和牛牛牛牛顿顿顿顿运运运运动动动动定定定定律律律律，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计算出了氢的电子可

9、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11页/共32页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，因为在选无穷远处电势能为零的情况下，因为在选无穷远处电势能为零的情况下，各定态的电势能均为负值，且其大小总各定态的电势能均为负值，且其大小总大于同一定态的动能值，所以各定态能大于同一定态的动能值，所以各定

10、态能量值均为负值，因此，不能根据氢原子量值均为负值，因此，不能根据氢原子的能级公式的能级公式 得出氢原子各定态能得出氢原子各定态能量与量与n n2 2成反比的错误结论。成反比的错误结论。第12页/共32页说明1：（1）这里的能量指总能量(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。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。(3)(3)量子数量子数n=1n=1定态，能量值最小，

11、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13页/共32页（4）跃迁时电子动能、原子电势能与原子能量的变化当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能E Ep p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，电子动能减小，原子能量增大第14页/共32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 发射光子发射光子以光子形式辐射出去（原子发光现象）以光子形式辐射出去（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对于能

12、量小于对于能量小于13.6ev的光子的光子（要么全被吸收，要（要么全被吸收，要么不吸收）么不吸收）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）吸收光子吸收光子（2）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,就能被氢原子吸收全部或部分动能而使氢原子向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迁高能级跃迁,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15页/共32页氢原子核外只有一个电子，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，由某一轨道跃迁到另一个轨

13、道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现 l对于量子数为对于量子数为n的一群氢原子，向较低的激发的一群氢原子，向较低的激发态或基态跃迁时，可能产生的谱线条数为态或基态跃迁时，可能产生的谱线条数为N=说明3.一群原子和一个原子的跃迁问题第16页/共32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子，其光子的能量都必须等于这两个能级的能量差即：的能量差即：若想把处于某一定态上的原子的电子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

14、一定的能量如电离出去，就需要给原子一定的能量如基态氢原子电离，其电离能为基态氢原子电离，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的光子都能的光子都能被基态氢原子吸收而电离，只不过入射光被基态氢原子吸收而电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的电子具子的能量越大，原子电离后产生的电子具有的动能越大有的动能越大 第17页/共32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

15、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第18页/共32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

16、来来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？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19页/共32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第20页/共32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解释并预言了氢原子辐射的电磁波的问题，但是也有它的的电磁波的问题，但是

17、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和有关有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三、玻尔模型的局限性三、玻尔模型的局限性氦原子光谱量子化条件的量子化条件的引进没有适当引进没有适当的理论解释的理论解释。第21页/共32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汤姆孙的西汤姆孙的西汤姆孙的西瓜模型瓜模型瓜模型瓜模型粒子散射实

18、验粒子散射实验粒子散射实验粒子散射实验卢瑟福的核卢瑟福的核卢瑟福的核卢瑟福的核式结构模型式结构模型式结构模型式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汤姆孙的西汤姆孙的西汤姆孙的西瓜模型瓜模型瓜模型瓜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卢瑟福的核卢瑟福的核卢瑟福的核式结构模型式结构模型式结构模型式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复杂（氦）原子复杂（氦）原子复杂（氦）原子复杂（氦）原子光谱光谱光谱光谱量子力学量子力学量子力学量子力学

19、理论理论理论理论 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察与实验所获得的事实出现矛盾建建 立立 科科 学学模模型型提提出出科科学学假假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第22页/共32页学以致用学以致用第23页/共32页 例题例题1：按照波尔理论，氢原子核外电子从半：按照波尔理

20、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，正确的是量变化的说法中，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第24页/共32页例题例题2：根据玻尔理论，某原子的电子从能量为根据玻尔理论，某原子的电子从能量为E E的轨道跃迁

21、到能量为的轨道跃迁到能量为E E/的轨道，的轨道，辐射出波长为辐射出波长为 的光，以的光，以h h表示普朗克常量，表示普朗克常量，c c表示真空中的光表示真空中的光速，则速，则E E/等于等于 A.B.C.D.C第25页/共32页例题例题3：欲使处于基态的氢原子被激发，下列：欲使处于基态的氢原子被激发，下列可行的措施是（可行的措施是（）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第26页/共32页例例4、如图所示为氢原子的能级图，若用能量、如图所示为氢原子的能级图，若用能量为为12

22、.75eV的光子去照射大量处于基态的氢原的光子去照射大量处于基态的氢原子，则（子，则（）A.氢原子能从基态跃迁到氢原子能从基态跃迁到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到有的氢原子能从基态跃迁到n=3的激发态的激发态上去上去 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第27页/共32页八、氢原子的能量八、氢原子的能量r rv v库仑力提供向心力库仑力提供向心力库仑力提供向心力库仑力提供向心力1 1、电子的动能：、电子的动能：、电子的动能：、电子的动能：2 2、原子的电势能：、原子的电

23、势能：、原子的电势能：、原子的电势能：取电子与核相距无穷远时的电势能为零取电子与核相距无穷远时的电势能为零取电子与核相距无穷远时的电势能为零取电子与核相距无穷远时的电势能为零第28页/共32页3 3、原子的能量：、原子的能量：、原子的能量：、原子的能量：原子的能量值是核外电子的动能原子所具有的势能原子的能量值是核外电子的动能原子所具有的势能原子的能量值是核外电子的动能原子所具有的势能原子的能量值是核外电子的动能原子所具有的势能的总和的总和的总和的总和原子的能量值为什么是一个负值原子的能量值为什么是一个负值原子的能量值为什么是一个负值原子的能量值为什么是一个负值?卫星绕地球做圆周运动的模型与此类

24、似卫星绕地球做圆周运动的模型与此类似卫星绕地球做圆周运动的模型与此类似卫星绕地球做圆周运动的模型与此类似第29页/共32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1 1 1 1：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n n n n来标志氢原子的能级。它来标志氢原子的能级。它们之间是否有某种关系？们之间是否有某种关系？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？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 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？阅读教材阅读教材阅读教材阅读教材P58-P59P58-P59，小组讨论回答以下几个问题，小组讨论回答以下几个问题，小组讨论回答以下几个问题，小组讨论回答以下几个问题第30页/共32页第31页/共32页谢谢您的观看！第32页/共32页