遼寧省大連市高中物理第十八章原子結(jié)構(gòu)18.4玻爾的原子模型課件新人教版.pptx

1、盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說很好地解釋了粒子的散射實(shí)驗(yàn)，初步建立了原子結(jié)構(gòu)的正確圖景，但跟經(jīng)典的電磁理論發(fā)生了矛盾。,知識(shí)回顧,霓虹燈,絢麗多彩的霓虹燈,第四節(jié)玻爾的原子模型,第十八章原子結(jié)構(gòu),了解玻爾原子理論的主要內(nèi)容。,1、知識(shí)與技能,了解能級(jí)、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)的概念。,通過玻爾理論的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步了解氫光譜的產(chǎn)生。,2、過程與方法,培養(yǎng)我們對(duì)科學(xué)的探究精神，養(yǎng)成獨(dú)立自主、勇于創(chuàng)新的精神。,3、情感態(tài)度與價(jià)值觀,重點(diǎn) 玻爾原子理論的基本假設(shè)。 難點(diǎn) 玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋。,一、玻爾原子理論的基本假設(shè),1、原子核式結(jié)構(gòu)跟經(jīng)典電磁理論的矛盾 （1）原子將是不穩(wěn)定的 按照經(jīng)典理論，繞核加速

2、運(yùn)動(dòng)的電子應(yīng)該輻射出電磁波，因此它的能量逐漸減小，隨著能量的減小，電子繞核運(yùn)動(dòng)的半徑也要減小，電子將沿著螺旋線的軌道落入原子核而使原子“坍塌”。這樣原子是不穩(wěn)定的。,（2）大量原子的光譜將是包含一切頻率的連續(xù)光譜。 實(shí)際上原子是穩(wěn)定的，原子光譜是由一些不連續(xù)的亮線組成的明線光譜。 這些矛盾表明從宏觀現(xiàn)象總結(jié)出的電磁理論不適用于原子產(chǎn)生的微觀現(xiàn)象。為了解決這些矛盾，丹麥的物理學(xué)家玻爾提出了較好的解決辦法。,“當(dāng)時(shí)一些非凡的科學(xué)家加入到我父親的工作中，我們小孩子也因此有了許多個(gè)叔叔?！?玻爾,玻爾,2、玻爾的原子模型理論的主要內(nèi)容 （1）玻爾理論的基礎(chǔ)及實(shí)驗(yàn)依據(jù)： 在盧瑟福核式結(jié)構(gòu)學(xué)說的基礎(chǔ)上 普

3、朗克的量子理論：E=hv 光譜學(xué)，特別是氫光譜實(shí)驗(yàn)中測得的各種數(shù)據(jù)。,（2）三個(gè)假設(shè) 能級(jí)假設(shè)（定態(tài)假設(shè)） 原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然做加速運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。這些狀態(tài)叫定態(tài)。 躍遷假設(shè) 原子從一種定態(tài)（設(shè)能量為E2）躍遷到另一種定態(tài)（設(shè)能量為E1）時(shí)，它輻射（或吸收）一定頻率的光子,光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即hv=E2-E1,若E1E2，則hv=E1-E2，它吸收一定頻率的光子; 若E2E1，則hv=E2-E1，它輻射能量，且能量以光子的形式輻射出去，即原子發(fā)光。 可見：原子的吸能和放能都不是任意的，而為某兩個(gè)能級(jí)的能量差。所以

4、原子的光譜為線狀譜，且原子線狀譜中的亮線和吸收譜中的暗線一一對(duì)應(yīng)。,軌道假設(shè) 原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng),原子的定態(tài)是不連續(xù)的。因此電子的可能的軌道分布也是不連續(xù)的。,3、能級(jí) 在玻爾模型中，原子的可能形態(tài)是不連續(xù)的，因此各狀態(tài)對(duì)應(yīng)的能量也是不連續(xù)的。這些能量值叫做能級(jí)。 能量最低的狀態(tài)叫做基態(tài)，其他狀態(tài)叫做激發(fā)態(tài)。 原子處于基態(tài)時(shí)最穩(wěn)定，處于較高能級(jí)時(shí)會(huì)自發(fā)地向較低能級(jí)躍遷。,4、有關(guān)氫原子中電子運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)公式 玻爾在上述假設(shè)的基礎(chǔ)上，利用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)，及計(jì)算出了氫的電子的各條可能軌道的半徑和電子在各條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量(動(dòng)能和勢能)。 （1）軌道半徑公

5、式：rn =n2r1 n=1，2，3，r1=0.5310-10m代表第一條（即離核最近）可能軌道的半徑。n是正整數(shù)，叫做量子數(shù)。,（2）能級(jí)公式： En=E1/n2,n=1,2,3. E1=-13.6eV，是電子在第一條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量。 注意：原子的能量為電子的動(dòng)能和電勢能的總和，為負(fù)值。,二、玻爾理論對(duì)氫光譜的能級(jí)解釋,1氫光譜的規(guī)律 1885年，瑞士的中學(xué)物理教師巴耳末研究了氫光譜在可見光區(qū)的四條譜線的波長之間的關(guān)系，得到了一個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式： 1/=R(1/22-1/n2).n=3,4,5,6,.(其中里德伯常數(shù)R=1.097107m-1),2、氫原子的能級(jí)圖：,-13.6,-3.4,-1

6、.51,-0.85,-0.54,0 eV,n,E,解釋： 當(dāng)氫原子的電子從能量較高的軌道n躍遷到能量較低的軌道2時(shí)，輻射光子能量 hv=En-E2=E1/n2-E1/22=-E1（1/22-1/n2）而v=c/，所以 1/=- E1/hc（1/22-1/n2) 由此可知：氫原子光譜的巴耳末線系是電子從n=3，4，5，6等能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí)輻射出來的。,各種氣體原子的能級(jí)不同，躍遷時(shí)發(fā)射光子的能量各異，因此利用不同氣體可以制成五顏六色的霓虹燈。,霓虹燈營造出熱鬧的節(jié)日氣氛,三、玻爾模型的局限性,1.玻爾原子理論在解釋具有兩個(gè)以上電子的原子光譜時(shí)，理論與實(shí)驗(yàn)偏離較大。 2量子力學(xué)基礎(chǔ)上的原子

7、理論認(rèn)為： （1）核外電子沒有確定的軌道，玻爾的電子軌道是電子出現(xiàn)幾率最大的地方。,（2）電子云用小黑點(diǎn)的疏密來代表電子在各處單位體積出現(xiàn)的幾率大小。 如圖：為氫原子基態(tài)的電子云。在半徑r1=0.5310-10m的一個(gè)薄的球殼中電子出現(xiàn)的幾率最大，r1即氫原子基態(tài)的軌道半徑。,1、原子核式結(jié)構(gòu)跟經(jīng)典電磁理論的矛盾 （1）原子將是不穩(wěn)定的 （2）大量原子的光譜將是包含一切頻率的連續(xù)光譜。 2、玻爾的原子模型理論的主要內(nèi)容 （1）玻爾理論的基礎(chǔ)及實(shí)驗(yàn)依據(jù),（2）三個(gè)假設(shè) 能級(jí)假設(shè)（定態(tài)假設(shè)）、躍遷假設(shè)、軌道假設(shè) 3、能級(jí)氫原子的各個(gè)定態(tài)的能量值叫做它的能級(jí)。 4、有關(guān)氫原子中電子運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)公式 （

8、1）軌道半徑公式：rn =n2r1 n=1，2，3，r1=0.5310-10m代表第一條（即離核最近）可能軌道的半徑。n是正整數(shù)，叫做量子數(shù)。,（2）能級(jí)公式： En=E1/n2,n=1,2,3. E1=-13.6eV，是電子在第一條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量。 5、氫光譜的規(guī)律 氫光譜在可見光區(qū)的四條譜線的波長之間的關(guān)系： 1/=R(1/22-1/n2).n=3,4,5,6,.(其中里德伯常數(shù)R=1.097107m-1),6、氫原子的能級(jí)圖：,-13.6,-3.4,-1.51,-0.85,-0.54,0 eV,n,E,1、（1999全國1）下列說法正確的是 （ ） A.當(dāng)氫原子從n=2的狀態(tài)躍遷到n

9、=6的狀態(tài)時(shí)，發(fā)射出光子 B.放射性元素的半衰期是指大量該元素的原子核中有半數(shù)發(fā)生衰變需要的時(shí)間 C.同一元素的兩種同位素具有相同的質(zhì)子數(shù) D.中子與質(zhì)子結(jié)合成氘核時(shí)吸收能量,C,2、（2000全國理科綜合16）光子的能量為hv，動(dòng)量的大小為hv/c，如果一個(gè)靜止的放射性元素的原子核在發(fā)生衰變時(shí)只發(fā)出一個(gè)光子，則衰變后的原子核 （ ） A.仍然靜止 B.沿著與光子運(yùn)動(dòng)方向相同的方向運(yùn)動(dòng) C.沿著與光子運(yùn)動(dòng)方向相反的方向運(yùn)動(dòng) D.可能向任何方向運(yùn)動(dòng),C,3、（1997上海一3）氫原子的能級(jí)的能級(jí)是氫原子處于各個(gè) 定態(tài)時(shí)的能量時(shí)，它包括氫原子系統(tǒng)的電勢能和電子在軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，氫原子的電子由外層

10、軌道躍遷到內(nèi)層軌道時(shí) （ ） A.氫原子的能量減小，電子的動(dòng)能增加 B.氫原子的能量增加，電子的動(dòng)能增加 C.氫原子的能量減小，電子的動(dòng)能減小 D.氫原子的能量增加，電子的動(dòng)能減小,A,1、圖3所示為氫原子的四個(gè)能級(jí)，其中為基態(tài)，若氫原子A處于激發(fā)態(tài)E2，氫原子B處于激發(fā)態(tài)E3，則下列說法正確的是（ ） A原子A可能輻射出3種頻率的光子 B原子B可能輻射出3種頻率的光子 C原子A能夠吸收原子B發(fā)出的光子并躍遷道能級(jí)E4 D原子B能夠吸收原子A發(fā)出的光子并躍遷道能級(jí)E4,B,2.已知?dú)湓拥哪芗?jí)規(guī)律為En=E1 (其中E1= -13.6eV，n=1，2，3，)現(xiàn)用光子能量介于10eV12.9eV

11、范圍內(nèi)的光去照射一群處于最穩(wěn)定狀態(tài)的氫原子，則下列說法中正確的是（ ） A.照射光中可能被吸收的光子能量有無數(shù)種 B.照射光中可能被吸收的光子能量只有3種 C.可能觀測到氫原子發(fā)射不同波長的光有3種 D.可能觀測到氫原子發(fā)射不同波長的光有6種,BD,3.氫原子發(fā)出a、b兩種頻率的光，經(jīng)三棱鏡折射后的光路如圖所示，若a光是由能級(jí)n=4向n=1躍遷時(shí)發(fā)出時(shí)，則b光可能是 （ ） A從能級(jí)n=5向n=1躍遷時(shí)發(fā)出的 B從能級(jí)n=3向n=1躍遷時(shí)發(fā)出的 C從能級(jí)n=5向n=2躍遷時(shí)發(fā)出的 D從能級(jí)n=3向n=2躍遷時(shí)發(fā)出的,A,4、下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不正確的說法是（ ） A.原子只能處于一系列

12、不連續(xù)的狀態(tài)中，每個(gè)狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一定的能量 B.原子中，雖然核外電子不斷做加速運(yùn)動(dòng)，但只要能量狀態(tài)不改變，就不會(huì)向外輻射能量 C.原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，一定要輻射一定頻率的光子 D.原子的每一個(gè)能量狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一個(gè)電子軌道，并且這些軌道是不連續(xù)的,C,5、根據(jù)玻爾的原子理論，原子中電子繞核運(yùn)動(dòng)的半徑（ ） A.可以取任意值 B.可以在某一范圍內(nèi)取任意值 C.可以取一系列不連續(xù)的任意值 D.是一系列不連續(xù)的特定值,D,1、解：根據(jù)巴末爾公式，n=5時(shí)，計(jì)算出的氫原子光譜的譜線是量子數(shù)為5的能級(jí)躍遷到量子數(shù)為2的能級(jí)形成的。 2、答：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hv=E2-E1。由于原子能級(jí)是分立的，能極差也是分立的。輻射的光子的能量也是分立的。并且有確定的頻率，所以原子光譜只有一些分立的亮線。,3、答：大量原子 處在n=3的能級(jí)，能輻射3種頻率的光。波長最短的