湖北省丹江口市高中物理 第十八章 原子結(jié)構(gòu) 第四節(jié) 玻爾的原子模型課件 新人教版選修35.ppt

第四節(jié)波爾的原子模型 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1 了解玻爾理論產(chǎn)生的背景 2 理解和掌握玻爾理論內(nèi)容 意義 3 理解定態(tài) 基態(tài)和激發(fā)態(tài) 量子化 能級(jí) 躍遷的概念 理解氫原子的能級(jí)圖 一 玻爾提出原子模型的背景 盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)很好地解釋了a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 1 原來(lái) 電子沒(méi)有被庫(kù)侖力吸引到核上 它一定是以很大的速度繞核運(yùn)動(dòng) 就象行星繞著太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)那樣 按照經(jīng)典理論 繞核運(yùn)動(dòng)的電子應(yīng)該輻射出電磁波 因此它的能量要逐漸減少 隨著能量的減少 電子繞核運(yùn)行的軌道半徑也要減小 于是電子將沿著螺旋線的軌道落入原子核 就像繞地球運(yùn)動(dòng)的人造衛(wèi)星受到上層大氣阻力不斷損失能量后要落到地面上一樣 這樣看來(lái) 原子應(yīng)當(dāng)是不穩(wěn)定的 然而實(shí)際上并不是這樣 2 同時(shí) 按照經(jīng)典電磁理論 電子繞核運(yùn)行時(shí)輻射電磁波的頻率應(yīng)該等于電子繞核運(yùn)行的頻率 隨著運(yùn)行軌道半徑的不斷變化 電子繞核運(yùn)行的頻率要不斷變化 因此原子輻射電磁波的頻率也要不斷變化 這樣 大量原子發(fā)光的光譜就應(yīng)該是包含一切頻率的連續(xù)譜 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 為了解決這個(gè)矛盾 1913年玻爾在盧瑟福學(xué)說(shuō)的基礎(chǔ)上 把普郎克的量子理論運(yùn)用到原子系統(tǒng)上 提出了玻爾理論 二 玻爾理論的主要內(nèi)容 1 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 電子雖然繞核運(yùn)動(dòng) 但并不向外輻射能量 這些狀態(tài)叫定態(tài) 2 原子從一種定態(tài) 設(shè)能量為e初 躍遷到另一種定態(tài) 設(shè)能量為e終 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 e初 e終 hv 3 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 因此電子的可能軌道的分布也是不連續(xù)的 玻爾的原子模型 h e初 e未 en 三 玻爾計(jì)算出氫的電子的各條可能軌道半徑和電子在各條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量 包括動(dòng)能和勢(shì)能 公式 rn n2r1 軌道半徑 n 1 2 3 能量 en n 2 1 e1 n 1 2 3 式中r1 r1 0 53 10 10m e1 e1 13 6ev 分別代表第一條 即離核最近的 可能軌道的半徑和電子在這條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量 rn en分別代表第n條可能軌道的半徑和電子在第n條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量 n是正整數(shù) 叫量子數(shù) 四 氫原子的能級(jí)圖 13 6 3 4 1 51 0 85 0 54 0ev n e 1 能級(jí) 氫原子的各個(gè)定態(tài)的能量值 叫它的能級(jí) 2 基態(tài) 在正常狀態(tài)下 原子處于最低能級(jí) 這時(shí)電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng) 這種定態(tài)叫基態(tài) 3 激發(fā)態(tài) 除基態(tài)以外的能量較高的其他能級(jí) 叫做激發(fā)態(tài) 4 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(guò)程 是輻射能量的過(guò)程 這個(gè)能量以光子的形式輻射出去 這就是原子發(fā)光現(xiàn)象 五 能級(jí) 電子云 達(dá)標(biāo)練習(xí) 1 對(duì)玻爾理論的下列說(shuō)法中 正確的是 a 繼承了盧瑟福的原子模型 但對(duì)原子能量和電子軌道引入了量子化假設(shè)b 對(duì)經(jīng)典電磁理論中關(guān)于 做加速運(yùn)動(dòng)的電荷要輻射電磁波 的觀點(diǎn)提出了異議c 用能量轉(zhuǎn)化與守恒建立了原子發(fā)光頻率與原子能量變化之間的定量關(guān)系d 玻爾的兩個(gè)公式是在他的理論基礎(chǔ)上利用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計(jì)算出來(lái)的 abcd 2 下面關(guān)于玻爾理論的解釋中 不正確的說(shuō)法是 a 原子只能處于一系列不連續(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 3 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 4 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 acd 5 按照玻爾理論 一個(gè)氫原子中的電子從一半徑為ra的圓軌道自發(fā)地直