【物理】玻爾的原子模型課件1

1、玻爾的原子模型玻爾的原子模型教學(xué)目標(biāo)知道玻爾原子理論的基本假設(shè)的主要內(nèi)容了解能級、躍遷、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)等概念能用玻爾原子理論簡單解釋氫原子模型了解玻爾模型的不足之處及其原因教學(xué)目標(biāo)知道玻爾原子理論的基本假設(shè)的主要內(nèi)容了解能級、躍遷、教學(xué)重點玻爾原子理論的基本假設(shè)教學(xué)難點玻爾理論對氫光譜的解釋教學(xué)重點玻爾原子理論的基本假設(shè)教學(xué)難點玻爾理論對氫光譜的解釋回顧科學(xué)家對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識史原子不可割湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子湯姆孫的棗糕模型粒子散射實驗盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型否定建立否定建立完美？回顧科學(xué)家對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識史原子不可割湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子湯姆孫的但是與經(jīng)典的電磁理論發(fā)生了矛盾軌道上運動的電子帶有電荷

2、運動中要輻射電磁波，損失能量軌道半徑不斷縮小最終落在原子核上事實上，原子是穩(wěn)定的經(jīng)典物理學(xué)觀點下，原子將發(fā)生“塌陷”但是與經(jīng)典的電磁理論發(fā)生了矛盾軌道上運動的電子帶有電荷運動中另一方面電子軌道連續(xù)變化輻射電磁波的頻率也會連續(xù)變化事實上，輻射電磁波的頻率只是某些不連續(xù)確定的值人們早在了解原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)之前就已經(jīng)觀察到了氣體光譜，不過那時候無法解釋為什么氣體光譜只有幾條互不相連的特定譜線另一方面電子軌道連續(xù)變化輻射電磁波的頻率也會連續(xù)變化事實上，了解到盧瑟福的原子模型所遇到的困難，他認(rèn)為產(chǎn)生困難的原因不在于模型本身，而在于經(jīng)典理論。在巴耳末簡潔公式、普朗克關(guān)于黑體輻射的量子論和愛因斯坦光子說的啟發(fā)下

3、，玻爾大膽提出自己的原子結(jié)構(gòu)假說玻爾了解到盧瑟福的原子模型所遇到的困難，他認(rèn)為產(chǎn)生困難的原因不在了解軌道量子化與定態(tài)假設(shè)了解頻率條件假設(shè)知道能量量子化、軌道量子化、能級、定態(tài)、基態(tài)、激發(fā)態(tài)、躍遷等概念玻爾的假設(shè)了解軌道量子化與定態(tài)假設(shè)了解頻率條件假設(shè)知道能量量子化、軌道波爾的原子結(jié)構(gòu)假說玻爾玻爾原子理論的基本假設(shè)軌道量子化能量量子化躍遷假說波爾的原子結(jié)構(gòu)假說玻爾玻爾原子理論的基本假設(shè)軌道量子化能量量軌道量子化1、軌道量子化：針對原子核式結(jié)構(gòu)模型提出圍繞原子核運動的電子軌道半徑只能是某些分立的數(shù)值，即電子的軌道是量子化的。電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動是穩(wěn)定的，不產(chǎn)生電磁輻射。分立軌道軌道量子化1、

4、軌道量子化：針對原子核式結(jié)構(gòu)模型提出圍繞原子核能量量子化（定態(tài)）原子的能量：原子的能量值是核外電子繞原子核運動時的動能與原子所具有的電勢能的總和。能級：原子在各種定態(tài)時的能量值叫做能級電子處于內(nèi)層軌道時能量較低還是外層軌道時原子所具有的能量較低？原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運動相對應(yīng)對照人造衛(wèi)星與地球內(nèi)層軌道時能量較低能量量子化（定態(tài)）原子的能量：原子的能量值是核外電子繞原子核能量量子化（定態(tài)）基態(tài)：能量值最低、軌道半徑最小的狀態(tài)激發(fā)態(tài)：除基態(tài)外的狀態(tài)電離：原子吸收能量使電子脫離原子束縛的現(xiàn)象基態(tài)能量量子化（定態(tài)）基態(tài)：能量值最低、軌道半徑最小的狀態(tài)激發(fā)態(tài)能量量子化（定態(tài)）2、

5、能量量子化：針對原子的穩(wěn)定性提出當(dāng)電子在不同的軌道上運動時，原子處于不同的狀態(tài)，具有不同的能量。原子中這些具有特定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為定態(tài)。玻爾指出，原子只能處在一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)之中，這些狀態(tài)中能量是穩(wěn)定的。所以原子的能量也量子化的。能量量子化（定態(tài)）2、能量量子化：針對原子的穩(wěn)定性提出當(dāng)電子能量量子化（定態(tài)）量子數(shù)：按能級由低到高為1、2、3n(n為整數(shù)) 如：氫原子各能級可表示為能量最低的狀態(tài) （ 離核最近）軌道圖量子數(shù)激發(fā)態(tài)其他的狀態(tài) 基態(tài)能級圖能量量子化（定態(tài)）量子數(shù)：按能級由低到高為1、2、3n(n躍遷假設(shè)（頻率條件)躍遷：原子由一個能量態(tài)變?yōu)榱硪粋€能量態(tài)的過程稱為躍遷。電子從

6、低能級向高能級躍遷電子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷，電子克服庫侖引力做功，增大電勢能，原子的能量增加，要吸收能量電子躍遷模擬動畫躍遷假設(shè)（頻率條件)躍遷：原子由一個能量態(tài)變?yōu)榱硪粋€能量態(tài)的躍遷假設(shè)（頻率條件)躍遷：原子由一個能量態(tài)變?yōu)榱硪粋€能量態(tài)的過程稱為躍遷。電子從高能級向低能級躍遷電子也可以從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷，電子所受庫侖力做正功，減小電勢能，原子的能量減少，要輻射出能量，這一能量以光子的形式放出。躍遷假設(shè)（頻率條件)躍遷：原子由一個能量態(tài)變?yōu)榱硪粋€能量態(tài)的躍遷假設(shè)（頻率條件)3、躍遷假說（頻率條件）：針對原子光譜是線狀譜提出這個光子的能量由前后兩個能級的能量差決定，即稱為頻率條件，又稱輻射條件躍遷

7、假設(shè)（頻率條件)3、躍遷假說（頻率條件）：針對原子光譜是躍遷假設(shè)（頻率條件)當(dāng)電子吸收光子時會從較低的能量態(tài)躍遷到較高的能量態(tài)，吸收的光子的能量同樣由頻率條件決定躍遷假設(shè)（頻率條件)當(dāng)電子吸收光子時會從較低的能量態(tài)躍遷到較氫原子能級玻爾從他的三條假設(shè)出發(fā)，利用庫侖定律和牛頓運動定律，計算出了氫的電子可能的軌道半徑和對應(yīng)的能量。那么，玻爾理論是如何解釋氫光譜的呢？氫原子能級玻爾從他的三條假設(shè)出發(fā)，利用庫侖定律和牛頓運動定律了解氫原子的能級圖能根據(jù)氫原子基態(tài)能級推導(dǎo)不同激發(fā)態(tài)能級能利用玻爾理論解釋氫原子光譜玻爾理論對氫光譜的解釋了解氫原子的能級圖能根據(jù)氫原子基態(tài)能級推導(dǎo)不同激發(fā)態(tài)能級能利玻爾理論對

8、氫光譜的解釋氫原子光譜原子在始、末兩個能級 和 間躍遷時發(fā)射光子的頻率可以由下式?jīng)Q定：原子從較高能級向低能級躍遷時放出光子的能量等于前后兩個能極差由于原子的能級是分力的，所以放出的光子的能量也是分立的因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線氫原子能級玻爾理論對氫光譜的解釋氫原子光譜原子在始、末兩個能級 玻爾理論對氫光譜的解釋氫原子的能級圖激發(fā)態(tài)基態(tài)n-3.4-1.51-0.85-0.540 eVE/eV-13.6賴曼系玻爾理論還能很好地解釋甚至預(yù)言氫原子其他譜線系巴耳末系帕邢系布喇開系普豐德系玻爾理論對氫光譜的解釋氫原子的能級圖激發(fā)態(tài)基態(tài)玻爾理論與巴耳末公式巴耳末公式中的正整數(shù)n與玻爾理論的量子數(shù)

9、n之間有什么關(guān)系？玻爾理論，從高能級躍遷到低能級時輻射的光子的能量巴耳末公式中的n應(yīng)該是電子從量子數(shù)分別為n=3,4,5的能級向量子數(shù)為2的能級躍遷時發(fā)出的光譜線巴耳末系氫原子能級躍遷與光譜圖玻爾理論與巴耳末公式巴耳末公式中的正整數(shù)n與玻爾理論的量子數(shù)玻爾理論與巴耳末公式請同學(xué)們用這幾個公式推出巴耳末公式結(jié)果與實驗值符合的很好玻爾理論與巴耳末公式請同學(xué)們用這幾個公式推出巴耳末公式結(jié)果與玻爾理論與巴耳末公式HHHHn=6n=5n=4n=3n=2n=1玻爾理論與巴耳末公式HHHHn=6n=5n=4n=3玻爾理論與巴耳末公式HHHHn=6n=5n=4n=3n=2n=1巴爾末系氫吸收光譜玻爾理論與巴耳

10、末公式HHHHn=6n=5n=4n=3玻爾理論解釋氣體導(dǎo)電發(fā)光現(xiàn)在建筑上常要安裝各式各樣的霓虹燈，用以夜間裝飾。如圖所示，各種氣體原子的能級不同，躍遷時發(fā)射光子的能量各異，因此利用不同氣體可制成五顏六色的霓虹燈。這其中蘊含著什么物理道理？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動的電子的撞擊，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，會自發(fā)地向能量較低的能級躍遷，放出光子，最終回到基態(tài)。這就是氣體導(dǎo)電時發(fā)光的機理玻爾理論解釋氣體導(dǎo)電發(fā)光現(xiàn)在建筑上常要安裝各式各樣的霓虹燈，玻爾理論解釋不同元素的譜線有不同的特征玻爾理論又是如何說明為什么不同元素的譜線有不同

11、特征呢？由于原子的能級是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的。因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線。又由于不同原子具有不同的結(jié)構(gòu)，能級各不同，因此輻射（或吸收）的光子頻率也不同。玻爾理論解釋不同元素的譜線有不同的特征玻爾理論又是如何說明為氫原子能級躍遷與光譜圖電子從低能級（如基態(tài)）向高能級（如第一激發(fā)態(tài)）躍遷時，需要吸收能量若給它10.1eV的能量，電子能否發(fā)生躍遷？不能若給它13.6的能量，電子將會如何運動？大于13.6eV的能量呢？氫原子能級躍遷與光譜圖電子從低能級（如基態(tài)）向高能級（如第一直接躍遷和間接躍遷玻爾能級公式的應(yīng)用電離和躍遷的區(qū)別能級躍遷與電離直接躍遷和間接躍遷玻爾能級公式的

12、應(yīng)用電離和躍遷的區(qū)別能級躍遷能級躍遷和電離基態(tài)：在正常狀態(tài)下，原子處于最低能級，這時電子在離核最近的軌道上運動，這種定態(tài)叫基態(tài)。激發(fā)態(tài)：除基態(tài)以外的能量較高的其他能級，叫做激發(fā)態(tài)。躍遷是指電子從某一軌道跳到另一軌道，而電子從某一軌道躍遷到另一軌道對應(yīng)著原子從一個能量狀態(tài)（定態(tài)）躍遷到另一個能量狀態(tài)（定態(tài)）電離：原子吸收能量使電子脫離原子束縛的現(xiàn)象能級躍遷和電離基態(tài)：在正常狀態(tài)下，原子處于最低能級，這時電子能級躍遷和電離能量變化情況：當(dāng)軌道半徑減小時，庫侖力做正功，原子的電勢能Ep減少，電子動能增加，原子能量減少。反之，軌道半徑增大時，原子電勢能增加，電子動能減少，原子能量增加能級躍遷和電離能量

13、變化情況：當(dāng)軌道半徑減小時，庫侖力做正功，光子的發(fā)射和吸收原子發(fā)光現(xiàn)象：原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過程，是輻射能量的過程，這個能量以光子的形式輻射出去，這就是原子發(fā)光現(xiàn)象?；鶓B(tài)激發(fā)態(tài)躍遷（電子克服庫侖引力做功，電勢能增大，原子的能量增加）吸收光子輻射光子（電子所受庫侖力做正功，電勢能減小，原子的能量減少）原子若是吸收光子的能量而被激發(fā)，其光子的能量必須等于兩能級的能量差，否則不吸收光子的發(fā)射和吸收原子發(fā)光現(xiàn)象：原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)光子的發(fā)射和吸收電子由高能量狀態(tài)躍遷到低能量狀態(tài)時，釋放出的光子的頻率可以是任意值嗎？不可以。因個定態(tài)軌道的能量是固定的，由 可知，躍遷時

14、釋放出的光子的頻率也是一系列固定值。光子的發(fā)射和吸收電子由高能量狀態(tài)躍遷到低能量狀態(tài)時，釋放出的光子的發(fā)射和吸收氫原子從高能級向低能級躍遷時，是不是能級越高，釋放的光子能量越大？不是光子的發(fā)射和吸收氫原子從高能級向低能級躍遷時，是不是能級越高光子的發(fā)射和吸收6種一群氫原子處于n=4激發(fā)態(tài)，最多向外輻射多少種頻率的光子？光子的發(fā)射和吸收6種一群氫原子處于n=4激發(fā)態(tài)，最多向外輻射光子的發(fā)射和吸收氫原子核外電子從高能級向低能級躍遷時可能直接躍遷到基態(tài)，也可能先躍遷到其他低能級的激發(fā)態(tài)，然后再到基態(tài)，因此處于n能級的電子向低能級躍遷時就有很多可能性，其可能為 種情況。人教版高中物理選修3-5 18.

15、4玻爾的原子模型(共49張PPT)PPT課件人教版部編版優(yōu)秀公開課課件下載人教版高中物理選修3-5 18.4玻爾的原子模型(共49張PPT)PPT課件人教版部編版優(yōu)秀公開課課件下載光子的發(fā)射和吸收氫原子核外電子從高能級向低能級躍遷時可能直接光子的發(fā)射和吸收注意一群原子和一個原子氫原子核外只有一個電子，這個電子在某個時刻只能處在某一個可能的軌道上，在某段時間內(nèi)，由某一軌道躍遷到另一個軌道時，可能的情況只有一種，但是如果容器中盛有大量的氫原子，這些原子的核外電子躍遷時就會有各種情況出現(xiàn)注意直接躍遷與間接躍遷原子從一種能量狀態(tài)躍遷到另一種能量狀態(tài)時，有時可能是直接躍遷，有時可能是間接躍遷。兩種情況的

16、輻射（或吸收）光子的頻率不同，但都滿足頻率條件人教版高中物理選修3-5 18.4玻爾的原子模型(共49張PPT)PPT課件人教版部編版優(yōu)秀公開課課件下載人教版高中物理選修3-5 18.4玻爾的原子模型(共49張PPT)PPT課件人教版部編版優(yōu)秀公開課課件下載光子的發(fā)射和吸收注意一群原子和一個原子氫原子核外只有一個電子粒子轟擊使電子電離原子若是吸收外來實物粒子（例如自由電子）的能量而被激發(fā)實物粒子的動能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于兩能級的能量差值（ ）就可使原子發(fā)生能級躍遷人教版高中物理選修3-5 18.4玻爾的原子模型(共49張PPT)PPT課件人教版部編版優(yōu)秀公

17、開課課件下載人教版高中物理選修3-5 18.4玻爾的原子模型(共49張PPT)PPT課件人教版部編版優(yōu)秀公開課課件下載粒子轟擊使電子電離原子若是吸收外來實物粒子（例如自由電子）的玻爾玻爾理論的成功玻爾理論第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，比較完滿地解釋了氫原子光譜，他所提出的定態(tài)和躍遷這兩個概念，解決了原子的穩(wěn)定性及原子發(fā)射和吸收電磁輻射之謎，對量子論的建立有著深遠(yuǎn)影響但是玻爾理論也有它的局限性人教版高中物理選修3-5 18.4玻爾的原子模型(共49張PPT)PPT課件人教版部編版優(yōu)秀公開課課件下載人教版高中物理選修3-5 18.4玻爾的原子模型(共49張PPT)PPT課件人教版部編版優(yōu)秀公開課課

18、件下載玻爾玻爾理論的成功玻爾理論第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，比較玻爾模型的局限性電子云玻爾模型的局限性人教版高中物理選修3-5 18.4玻爾的原子模型(共49張PPT)PPT課件人教版部編版優(yōu)秀公開課課件下載人教版高中物理選修3-5 18.4玻爾的原子模型(共49張PPT)PPT課件人教版部編版優(yōu)秀公開課課件下載玻爾模型的局限性電子云玻爾模型的局限性人教版高中物理選修3-玻爾理論解決了原子的穩(wěn)定性和輻射的頻率條件問題，但是也有它的局限性。玻爾模型的局限性在解決核外電子的運動時成功引入了量子化的觀念同時又應(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，在解決其他問題上遇到了很

19、大的困難量子化條件的引進沒有適當(dāng)?shù)睦碚摻忉尯ぴ庸庾V嚴(yán)格講玻爾理論是經(jīng)典理論加上量子化條件的混合物，使得它無法解釋復(fù)雜原子的光譜現(xiàn)象。人教版高中物理選修3-5 18.4玻爾的原子模型(共49張PPT)PPT課件人教版部編版優(yōu)秀公開課課件下載人教版高中物理選修3-5 18.4玻爾的原子模型(共49張PPT)PPT課件人教版部編版優(yōu)秀公開課課件下載玻爾理論解決了原子的穩(wěn)定性和輻射的頻率條件問題，但是也有它的玻爾模型的局限性怎樣修改玻爾模型？思想：必須徹底放棄經(jīng)典概念？關(guān)鍵：用電子云概念取代經(jīng)典的軌道概念原子中的電子沒有確定的坐標(biāo)值，我們只能描述電子在某個位置出現(xiàn)概率的多少，把電子這種概率分布用疏密

20、不同的點表示時，這種圖象就像云霧一樣分布在原子核周圍，故稱電子云。電子在某處單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率電子云人教版高中物理選修3-5 18.4玻爾的原子模型(共49張PPT)PPT課件人教版部編版優(yōu)秀公開課課件下載人教版高中物理選修3-5 18.4玻爾的原子模型(共49張PPT)PPT課件人教版部編版優(yōu)秀公開課課件下載玻爾模型的局限性怎樣修改玻爾模型？思想：必須徹底放棄經(jīng)典概念問題與練習(xí)如圖，用玻爾理論解釋，當(dāng)巴耳末公式n=5時計算出的氫原子光譜的譜線，是哪兩個能級之間的躍遷造成的？根據(jù)巴耳末公式，n=5時計算出的氫原子光譜的譜線是量子數(shù)為5的能級躍遷到量子數(shù)為2的能級形成的人教版高中物理選修3-5

21、 18.4玻爾的原子模型(共49張PPT)PPT課件人教版部編版優(yōu)秀公開課課件下載人教版高中物理選修3-5 18.4玻爾的原子模型(共49張PPT)PPT課件人教版部編版優(yōu)秀公開課課件下載問題與練習(xí)如圖，用玻爾理論解釋，當(dāng)巴耳末公式n=5時計算出的問題與練習(xí)請用玻爾理論解釋：為什么原子的發(fā)射光譜都是一些分立的亮線？由于原子能級是分立的，能級差也是分立的，輻射的光子的能量也是分立，有確定的頻率，所以原子光譜只有一些分立的亮線人教版高中物理選修3-5 18.4玻爾的原子模型(共49張PPT)PPT課件人教版部編版優(yōu)秀公開課課件下載人教版高中物理選修3-5 18.4玻爾的原子模型(共49張PPT)PPT課件人教版部編版優(yōu)秀公開課課件下載問題與練習(xí)請用玻爾理論解釋：為什么原子的發(fā)射光譜都是一些分立問題與練習(xí)如果大量氫原子處在n=3的能級，會輻射出幾種頻率的光？其中波長最短的光是在哪兩個能級之間躍遷時發(fā)出的？大量原子處在n=3的能級上，能輻射3中頻率的光。波長最短的光是從n=3的能級躍遷到n=1的能級時發(fā)出的光人教版高中物理選修3-5 18.4玻爾的原子模型(共49張PPT)PPT課件人教版部編版優(yōu)秀公開課課件下載人教版高中物理選修3-5 18.4玻爾的原子模型(共49張PPT)PPT課件人教版