1、18.4 原子的能級(jí)結(jié)構(gòu),新課標(biāo)高中物理選修35,第十八章 原子結(jié)構(gòu),湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子,湯姆孫的棗糕模型,粒子散射實(shí)驗(yàn),盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型,回顧科學(xué)家對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)史,原子不可分割,湯姆孫的棗糕模型,原子穩(wěn)定性事實(shí) 氫光譜實(shí)驗(yàn),盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型,?,新課引入,三個(gè)模塊 一、玻爾原子理論基本假設(shè) 二、玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋 三、玻爾模型的局限性,玻爾的原子模型,閱讀課本并思考 1、什么是能級(jí)、定態(tài)、基態(tài)、激發(fā)態(tài)？ 2、玻爾原子理論有幾個(gè)假設(shè)？軌道半徑公式如何？能級(jí)公式如何？ 3、何為躍遷？躍遷有什么規(guī)律特點(diǎn)？,一、玻爾原子理論基本假設(shè),新課教學(xué),一、玻爾原子理論基本假設(shè),1、玻爾原子模型:

2、 (1)原子中的電子在 引力的作用下，繞 做圓周運(yùn)動(dòng)； （2）電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道是 的； （3）電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動(dòng)是 的，不產(chǎn)生 。,庫(kù)侖,原子核,穩(wěn)定,電磁輻射,量子化,(4)當(dāng)電子在不同軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子處于不同的狀態(tài)中，具有不同的能量，即原子的能量是 的，這些量子化的能量值叫做 ，原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為 。能量最低的狀態(tài)叫做 ，其他的能量狀態(tài)叫做 。,量子化,能級(jí),定態(tài),基態(tài),激發(fā)態(tài),1、圍繞原子核運(yùn)動(dòng)的電子軌道半徑只能是某些分立的數(shù)值，這些現(xiàn)象叫做軌道量子化；,2、不同的軌道對(duì)應(yīng)著不同的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，盡管電子在做變速運(yùn)動(dòng)，卻不輻射能量，因此這些狀態(tài)是穩(wěn)定的

3、；,3、原子在不同的狀態(tài)之中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。,1913年玻爾提出了自己的原子結(jié)構(gòu)假說(shuō),玻爾,連續(xù)輻射模型,2、玻爾理論的三個(gè)假設(shè),軌道假設(shè) 電子不能在任意半徑的軌道上運(yùn)行，而只能在某些軌道上運(yùn)行，即電子的可能軌道是不連續(xù)的。,能級(jí)假設(shè) 原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，這些狀態(tài)叫定態(tài)。處于穩(wěn)定狀態(tài)的電子，雖做變速運(yùn)動(dòng)但不輻射能量。,躍遷假設(shè) 原子從一個(gè)定態(tài)躍遷到另一個(gè)定態(tài)時(shí)，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這個(gè)定態(tài)的能量差決定。,氫原子的能級(jí)圖,-13.6,-3.4,-1.51,-0.85,-0.54,0 eV,n,E,吸收或輻射的光子能量等于能級(jí)差,n

4、=6,n=5,n=4,n=1,n=3,n=2,H,H,H,H,氫原子光譜中 四條可見(jiàn)光譜： 紅 H 綠 H 藍(lán) H 紫 H,氫原子能級(jí)特征 玻爾從上述假設(shè)出發(fā)，利用庫(kù)侖定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律，計(jì)算出了氫的電子可能的軌道半徑和對(duì)應(yīng)的能量,氫原子能級(jí),n越大，r越大，E越大,1、（單）根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù)n越大，則下列說(shuō)法中不正確的是（ ） A、電子軌道半徑越大 B、核外電子的速率越大 C、氫原子能級(jí)的能量越大 D、核外電子的電勢(shì)能越大,B,3、躍遷：原子由一個(gè)能量態(tài)變?yōu)榱硪粋€(gè)能量態(tài)的過(guò)程。 當(dāng)電子從能量較高的定態(tài)軌道（其能量記為Em）躍遷到能量較低的定態(tài)軌道（其能量記為En,mn）時(shí)，會(huì)放

5、出能量為h的光子，該光子的能量h = ，該式被稱為頻率條件，又稱為輻射條件。光子能量由前后兩個(gè)能級(jí)的 決定。 反之，電子吸收光子時(shí)會(huì)從較低的能量態(tài)躍遷到較高的能量態(tài)。,Em -En,能級(jí)差,電子從一個(gè)軌道到另一個(gè)軌道，不是以螺旋線的形式改變半徑大小的，而是從一個(gè)軌道上“跳躍”到另一個(gè)軌道上.,輻射躍遷模型,吸收躍遷模型,2、（雙）氫原子的核外電子由離原子核較遠(yuǎn)的軌道躍遷到離核較近的軌道上時(shí)，下列說(shuō)法中正確的是( ) A.核外電子受力變小 B.原子的能量減少 C.氫原子要吸收一定頻率的光子 D.氫原子要放出一定頻率的光子,BD,于是，可以近似認(rèn)為原子核是固定不動(dòng)的，原子的能量就可以認(rèn)為是電子的動(dòng)

6、能與電子和核的電勢(shì)能之和，即（取無(wú)限遠(yuǎn)出的電勢(shì)能為0）基態(tài)能量E1=-13.6eV.,氫原子的能級(jí)圖中的能量為什么是負(fù)值？,3.（單）用能量為12.6 eV的光子去照射一群處于基態(tài)的氫原子，受光子的照射后，下列關(guān)于這群氫原子的躍遷的說(shuō)法正確的是( ) A.原子能躍遷到n=2的激發(fā)態(tài)上 B.原子能躍遷到n=3的激發(fā)態(tài)上 C.原子能躍遷到n=4的激發(fā)態(tài)上 D.原子不能躍遷,D,4.（單）如圖為玻爾理論中氫原子最低的四個(gè)能級(jí).處在n=4能級(jí)的一群氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，能發(fā)出若干種頻率不同的光子，在這些光中，波長(zhǎng)最長(zhǎng)的是( ),A.n=4 躍遷到 n=1 時(shí)輻射的光子 B.n=4 躍遷到 n=3 時(shí)輻

7、射的光子 C.n=2 躍遷到 n=1 時(shí)輻射的光子 D.n=3 躍遷到 n=2 時(shí)輻射的光子,B,分析氫原子能級(jí)躍遷的可能情況 氫原子核外電子從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)可能直接躍遷到基態(tài),也可能先躍遷到其他低能級(jí)的激發(fā)態(tài),然后再到基態(tài)，因此處于n能級(jí)的電子向低能級(jí)躍遷時(shí)就有很多可能性,其可能的值為 種可能情況.,巴耳末公式中有正整數(shù)n出現(xiàn)，這里也用正整數(shù)n（或m）來(lái)表示氫原子的能級(jí)，它們之間是否有某種聯(lián)系？,思考與討論,二、玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋 1、巴耳末公式 2、氣體導(dǎo)電時(shí)發(fā)光的機(jī)理 3、氫原子光譜的不連續(xù)性 4、不同的原子具有不同的特征譜線,一、玻爾原子理論基本假設(shè) 1、玻爾原子模型 庫(kù)侖力

8、充當(dāng)向心力 軌道量子化 能級(jí) 定態(tài) 基態(tài) 激發(fā)態(tài) 2、玻爾理論的三個(gè)假設(shè) 能量量子化 頻率條件 軌道公式、能量公式 能量的定義,3、躍遷 定義 躍遷規(guī)律：特定頻率 躍遷特點(diǎn)：跳躍 二、玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋 1、巴耳末公式 2、氣體導(dǎo)電時(shí)發(fā)光的機(jī)理 3、氫原子光譜的不連續(xù)性 4、不同的原子具有不同的特征譜線,小結(jié),作業(yè)： 課本P63第1至第4小題,二、玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋（4個(gè)）,1、解釋巴耳末公式,按照玻爾理論，從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)輻射的光子的能量為h =Em -En ；巴耳末公式中的正整數(shù)n和2正好代表能級(jí)躍遷之前和之后所處的 的量子數(shù)n和2，因此，巴耳末公式代表的是電子從量子數(shù)分別為n

9、=3,4,5,6的能級(jí) 向 量子數(shù)為2的能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光譜線。,定態(tài)軌道,理論上的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)測(cè)量的 符合得很好； 玻爾理論也很好地解釋甚至預(yù)言了氫原子的其他譜線系。,玻爾理論對(duì)巴耳末公式解釋的合理性,里德伯常量,氫原子光譜的其他線系,萊曼系,紅外區(qū)還有三個(gè)線系,帕邢系,布喇開(kāi)系,普豐特系,紫外線區(qū),通常情況下，原子處于基態(tài)，基態(tài)是最穩(wěn)定的。氣體放電管中的原子受到高速運(yùn)動(dòng)的電子的撞擊，有可能向上躍遷到激發(fā)態(tài)。處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，會(huì)自發(fā)地向能量較低的能級(jí)躍遷，放出光子，最終回到基態(tài)。這是氣態(tài)導(dǎo)電時(shí)發(fā)光的機(jī)理。,2、解釋氣體導(dǎo)電時(shí)發(fā)光的機(jī)理,3、解釋氫原子光譜的不連續(xù)性,原子從較高能級(jí)向低

10、能級(jí)躍遷時(shí)放出光子的能量等于前后 ，由于原子的能級(jí)是 的，所以放出的光子的能量也是 的，因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線。,能級(jí)之差,分立,分立,由于不同的原子具有不同的結(jié)構(gòu)，能級(jí)各不相同，因此輻射（或吸收）的光子頻率也不相同。這就是不同元素的原子具有不同的特征譜線的原因。,4、解釋不同的原子具有不同的特征譜線,5.（單）根據(jù)玻爾理論，下列關(guān)于氫原子的論述正確的是( ) A.若氫原子由能量為En的定態(tài)向低能級(jí)躍遷，則氫原子要輻射的光子能量為h=En B.電子沿某一軌道繞核運(yùn)動(dòng)，若圓周運(yùn)動(dòng)的頻率為，則其發(fā)光的頻率也是 C.一個(gè)氫原子中的電子從一個(gè)半徑為ra的軌道自發(fā)地直接躍遷到另一半徑為rb

11、的軌道，已知rarb,則此過(guò)程原子要輻射某一頻率的光子 D.氫原子吸收光子后，將從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷,C,1、根據(jù)巴爾末公式， 時(shí)計(jì)算出的氫原子光譜的譜線是量子數(shù)為5的能及躍遷到量子數(shù)為2的能級(jí)形成的。,2、根據(jù)波爾理論，原子處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，原子從較高能級(jí)E2躍遷到較低能級(jí)E1時(shí)輻射的光子能量滿足 。由于原子能級(jí)是分立的，能級(jí)差也是分立的，輻射的光子的能量也是分立的，有確定的頻率，所以原子光譜只有一些分立的亮線。,3、大量原子處在n=3的能級(jí)上，能輻射3種頻率的光。波長(zhǎng)最短的光是從n=3的能級(jí)躍遷到n=1的能級(jí)時(shí)發(fā)出的光。,4、各種波長(zhǎng)的復(fù)色光通過(guò)物質(zhì)時(shí)，原子吸收了跟它的原子譜線波長(zhǎng)相同的那些光子，使連續(xù)的復(fù)色光譜背景上出現(xiàn)了暗線。由于原子只能吸收能