1、18、4 波爾的原子模型,1知道玻爾原子理論的基本假設(shè)的主要內(nèi)容。 2了解能級(jí)、躍遷、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)等概念。 3能用玻爾原子理論簡(jiǎn)單解釋氫原子模型。 4了解玻爾模型的不足之處及其原因。,學(xué)習(xí)目標(biāo),本節(jié)是本章內(nèi)容的重點(diǎn)章節(jié)，也是難點(diǎn)。玻爾理論的內(nèi)容不易理解，介紹玻爾理論時(shí)，可根據(jù)盧瑟福原子模型跟經(jīng)典電磁理論之間的矛盾，說(shuō)明經(jīng)典電磁理論不適用于原子結(jié)構(gòu)，直接提出玻爾理論的內(nèi)容，簡(jiǎn)潔明了，學(xué)生容易接受。關(guān)于氫原子核外電子躍遷時(shí)的輻射（或吸收）光子問(wèn)題，可根據(jù)不同層次學(xué)生選定難度。玻爾理論的局限性，學(xué)生了解即可。 本節(jié)在介紹玻爾原子理論的內(nèi)容之后，用它來(lái)成功地解釋了氫光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。玻爾理

2、論的一個(gè)重要假設(shè)就是原子能量量子化，“弗蘭克-赫茲”實(shí)驗(yàn)證明了正確性。盡管玻爾模型后來(lái)被證明不完善，但仍是人們認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)的一個(gè)重要里程碑。,設(shè)計(jì)思路,電子繞核運(yùn)動(dòng)將不斷向外輻射電磁波，電子損失了能量，其軌道半徑不斷縮小，最終落在原子核上,而使原子變得不穩(wěn)定,原子是穩(wěn)定的,盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)與經(jīng)典電磁理論的矛盾,新課導(dǎo)入,由于電子軌道的變化是連續(xù)的，輻射電磁波的頻率等于繞核運(yùn)動(dòng)的頻率，連續(xù)變化，原子光譜應(yīng)該是連續(xù)光譜,原子光譜是不連續(xù)的，是線狀譜,盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)與經(jīng)典電磁理論的矛盾,新課導(dǎo)入,以上矛盾表明，從宏觀現(xiàn)象總結(jié)出來(lái)的經(jīng)典電磁理論不適用于原子這樣小的物體產(chǎn)生的微觀現(xiàn)象。為了解決

3、這個(gè)矛盾，1913年丹麥的物理學(xué)家玻爾在盧瑟福學(xué)說(shuō)的基礎(chǔ)上，把普朗克的量子理論運(yùn)用到原子系統(tǒng)上，提出了玻爾理論。,新課導(dǎo)入,針對(duì)原子核式結(jié)構(gòu)模型提出,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。且電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動(dòng)是穩(wěn)定的，不產(chǎn)生電磁輻射，也就是說(shuō)，電子的軌道是量子化的。,一、玻爾原子理論的基本假設(shè),假說(shuō)1：軌道量子化,新課講授,針對(duì)原子的穩(wěn)定性提出,電子在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)，原子處于不同的狀態(tài)。玻爾指出，原子在不同的狀態(tài)中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的。,假說(shuō)2：能級(jí)(定態(tài))假說(shuō),能級(jí)：量子化的能量值。,定態(tài)：原子中具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)。,

4、基態(tài)：能量最低的狀態(tài)(離核最近),基態(tài),激發(fā)態(tài)：其他的能量狀態(tài),激發(fā)態(tài),量子數(shù),軌道與能級(jí)相對(duì)應(yīng),針對(duì)原子光譜是 線狀譜提出,假說(shuō)3：頻率條件(躍遷假說(shuō)),原子在始、末兩個(gè)能級(jí) Em 和 En ( EmEn ) 間躍遷時(shí)，發(fā)射 (或吸收) 光子的頻率可以由前后能級(jí)的能量差決定：,激發(fā)態(tài),躍 遷,電子克服庫(kù)侖引力做功增大電勢(shì)能，原子的能量增加,吸收光子,電子所受庫(kù)侖力做正功減小電勢(shì)能，原子的能量減少,輻射光子,光子的發(fā)射和吸收,基 態(tài),( Em En ),rn = n2r1,En = E1/n2,r1 = 0.053 nm,（n = 1，2，3，）,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

5、，計(jì)算出了氫電子可能的軌道半徑和對(duì)應(yīng)的能量值。,二、玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋,2. 這里的電勢(shì)能 Ep0，原因是規(guī)定了無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能為零。這樣越是距離原子核近的軌道電勢(shì)能越小。,3. 量子數(shù) n = 1定態(tài)，能量值最小，電子動(dòng)能最大，電勢(shì)能最?。涣孔訑?shù)越大，能量值越大，電子動(dòng)能越小，電勢(shì)能越大。,4. 躍遷時(shí)電子動(dòng)能、電勢(shì)能與原子的能量變化：當(dāng)軌道半徑減小時(shí)，庫(kù)侖引力做正功，電勢(shì)能 Ep 減小，電子動(dòng)能增大，原子的能量減小。反之，軌道半徑增大時(shí)，庫(kù)侖引力做負(fù)功，電勢(shì)能增大，電子動(dòng)能減小，原子的能量增大。,請(qǐng)注意,賴曼系（紫外線）,巴耳末系（可見光）,帕邢系（紅外線）,布喇開系,逢德系,軌道與能

6、級(jí)相對(duì)應(yīng),成功解釋了氫光譜的所有譜線,巴爾末公式有正整數(shù) n 出現(xiàn)，這里我們也用正整數(shù) n 來(lái)標(biāo)志氫原子的能級(jí)。它們之間是否有某種關(guān)系？,巴爾末公式：,想一想,n=6,n=5,n=4,n=1,n=3,n=2,想一想,從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷 發(fā)射光子：以光子形式輻射出去（原子發(fā)光現(xiàn)象）。,2. 從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷,(1) 吸收光子 對(duì)于能量大于或等于13.6eV的光子(電離)；對(duì)于能量小于13.6eV的光子(要么全被吸收，要么不吸收)。,(2) 吸收實(shí)物粒子能量 只要實(shí)物粒子動(dòng)能足以使氫原子向高能級(jí)躍遷，就能被氫 原子吸收全部或部分動(dòng)能而使氫原子向高能級(jí)躍遷，多余 能量仍為實(shí)物粒子的動(dòng)能。,提升

7、,玻爾理論成功的解釋并預(yù)言了氫原子輻射的電磁波的問(wèn)題，但是也有它的局限性,在解決核外電子的運(yùn)動(dòng)時(shí)成功引入了量子化的觀念,同時(shí)又應(yīng)用了“粒子、軌道”等經(jīng)典概念和有關(guān)牛頓力學(xué)規(guī)律,除了氫原子光譜外，在解決其他問(wèn)題上遇到了很大的困難,三、玻爾模型的局限性,氦原子光譜,量子化條件的引進(jìn)沒(méi)有適當(dāng)?shù)睦碚摻忉?湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子,湯姆孫的西瓜模型, 粒子散射實(shí)驗(yàn),盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型,原子不可割,湯姆孫的西瓜模型,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,出現(xiàn)矛盾,?,玻爾模型,復(fù)雜（氦）原子光譜,量子力學(xué)理論,玻爾模型,出現(xiàn)矛盾,原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)史,出現(xiàn)矛盾,怎樣修改玻爾模型？,思想：必須徹底放棄經(jīng)典概念

8、,關(guān)鍵：用電子云概念取代經(jīng)典的軌道概念,電子在某處單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率 電子云,1. 按照波爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道上，有關(guān)能量變化的說(shuō)法中，正確的是 ( ) A. 電子的動(dòng)能變大，電勢(shì)能變大，總能量變大 B. 電子的動(dòng)能變小，電勢(shì)能變小，總能量變小 C. 電子的動(dòng)能變小，電勢(shì)能變大，總能量不變 D. 電子的動(dòng)能變小，電勢(shì)能變大，總能量變大,D,練一練,2. 根據(jù)玻爾理論，某原子的電子從能量為 E 的軌道躍遷到能量為 E 的軌道，輻射出波長(zhǎng)為 的光，以 h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，則 E 等于 ( ),B. C. D.,C,3. 欲使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)，下列可行的措施是( ) A. 用 10.2 eV 的光子照射 B. 用 11 eV 的光子照射 C. 用 14 eV 的光子照射 D. 用 11 eV 的電子碰撞,ACD,4. 如圖所示為氫原子的能級(jí)圖，若用能量為 12.75 eV 的 光子去照射大量處于基態(tài)的氫原子，則 ( ) A. 氫原子能從基態(tài)躍遷到 n = 4 的激發(fā)態(tài)上去 B. 有的氫原子能從基態(tài)躍遷到 n = 3 的激發(fā)態(tài)上去 C. 氫原子最多能發(fā)射 3 種波長(zhǎng)不同的光 D. 氫原子最多能發(fā)射 6 種波長(zhǎng)不同的光,AD,5. 一群處于基態(tài)的氫原子吸收某種單色光的光子后，只能發(fā)出頻率為