201X_202x學(xué)年高中物理第18章第4節(jié)玻爾的原子模型新人教版選修3_5

1、第十八章原子結(jié)構(gòu) 第4節(jié)玻爾的原子模型,對玻爾理論的評價(jià) 玻爾的理論發(fā)表后，由于觀點(diǎn)特別新穎，以致當(dāng)時(shí)不少物理學(xué)家難以接受例如，瑞利曾認(rèn)為這篇文章“對我沒有用”，斯特恩(18881969年，1943年諾貝爾物理學(xué)獎獲得者)盡管后來對玻爾思想的發(fā)展做出了很多貢獻(xiàn)，也曾說過：“假如玻爾的理論碰巧是對的話，我們將退出物理學(xué)界,玻爾用他的原子模型十分成功地用一個(gè)公式解釋了氫原子的光譜線，不僅與已發(fā)現(xiàn)的巴爾末系、帕邢系符合得很好，還預(yù)言了一些氫的譜線，后來果然被萊曼發(fā)現(xiàn)了 此外，美國天文物理學(xué)家匹克林(18461919年)曾于1897年在研究星體光譜和日冕光譜時(shí)發(fā)現(xiàn)了一些譜線.1912年，英國曼徹斯特大

2、學(xué)的福勒(18681940年)在充有氫氦混合物的放電管里也得到一些譜線他倆都把這些譜線說成是氫譜線但玻爾根據(jù)自己的理論，認(rèn)為應(yīng)屬于氦離子的，這在當(dāng)時(shí)是一種出人意料之外的新觀點(diǎn),1913年9月，經(jīng)福勒的助手伊萬斯所做的實(shí)驗(yàn)證實(shí)，玻爾的說法是正確的這使玻爾的理論經(jīng)受了一次考驗(yàn)并在整個(gè)物理界取得了“轟動性的效果”按照希維思的記述，當(dāng)愛因斯坦聽到這個(gè)消息時(shí)，“他的大眼睛顯得越發(fā)大了他告訴我，那么，這是最偉大的發(fā)現(xiàn)之一” 1914年，玻爾的定態(tài)能級理論就為德國物理學(xué)家弗蘭克(18821964年)和赫茲(18871975年，發(fā)現(xiàn)電磁波的赫茲是他的叔父)用實(shí)驗(yàn)證實(shí)，為此，他們兩人獲得了1925年度諾貝爾物理

3、學(xué)獎,1玻爾原子理論的基本假設(shè) (1)電子的軌道量子化 玻爾認(rèn)為，原子中電子在_的作用下，繞原子核做圓周運(yùn)動但電子運(yùn)行軌道的半徑不是_，只有當(dāng)半徑大小符合一定條件時(shí)，這樣軌道才是可能的電子在軌道上繞核的轉(zhuǎn)動是_，不產(chǎn)生_,庫侖引力,任意的,穩(wěn)定的,電磁輻射,2)原子的能量量子化 當(dāng)電子在不同的軌道上運(yùn)動時(shí)原子處于不同的狀態(tài)中，具有不同的能量，這些量子化的能量值叫作_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)叫作_其他的狀態(tài)叫作_,能級,定態(tài),基態(tài),激發(fā)態(tài),3)電磁輻射的頻率條件 電子從能量較高的定態(tài)軌道(Em)躍遷到能量較低的定態(tài)軌道En(mn)時(shí)，會_能量為h的光子，h_；反之，

4、電子從較低的能量態(tài)(En)躍遷到較高的能量態(tài)(Em)時(shí)，會_能量為h的光子，光子的h_. 原子處于_是最穩(wěn)定的當(dāng)原子處于n4的能級上時(shí)，將可能產(chǎn)生_種頻率的光子,放出,EmEn,吸收,EmEn,基態(tài),6,2弗蘭克赫茲實(shí)驗(yàn) 弗蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)采用_轟擊_，發(fā)現(xiàn)電子損失的能量，也就是汞原子吸收的能量，是分立的，從而證明汞原子的能量確實(shí)是_ 3玻爾模型的局限性 當(dāng)原子處于不同的狀態(tài)時(shí)電子在各處出現(xiàn)的概率是不一樣的如果用疏密不同的點(diǎn)子表示電子在各個(gè)位置出現(xiàn)的概率，畫出圖來就像云霧一樣，可以形象地稱作_,電子,汞原子,量子化的,電子云,1 玻爾原子理論的基本假設(shè),1軌道量子化與定態(tài) (1)軌道量子化 玻爾認(rèn)

5、為在庫侖力作用下，原子中的電子圍繞原子核做勻速圓周運(yùn)動，服從經(jīng)典力學(xué)規(guī)律，但是電子的軌道半徑不是任意的，只能是某些分立值，這種現(xiàn)象叫作軌道量子化不同的軌道對應(yīng)不同的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，盡管電子在做變速運(yùn)動，卻不輻射電磁波，因此這些狀態(tài)是穩(wěn)定的,軌道半徑rnn2r1，n1,2，軌道最小半徑r10.531010 m. (2)能量量子化與定態(tài) 當(dāng)電子在不同的軌道上運(yùn)動時(shí)，原子處于不同的狀態(tài)，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這些量子化的能量叫作能級原子的這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為定態(tài)能量最低的狀態(tài)叫作基態(tài)，其他的狀態(tài)叫作激發(fā)態(tài),對氫原子而言，核外一個(gè)電子繞核運(yùn)行時(shí)，若

6、半徑不同，相對應(yīng)的原子能量也不相同，若使原子電離，外界必須對原子做功，使電子擺脫它與原子核之間的庫侖力的束縛，所以原子電離后的能量比原子其他狀態(tài)的能量都高，我們把原子電離后的能量記為零，則其他狀態(tài)下的能量值都是負(fù)的,2頻率條件 (1)能級的躍遷 根據(jù)玻爾的原子結(jié)構(gòu)模型，原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，其中原子處于能量最低的基態(tài)時(shí)最為穩(wěn)定原子處在能量較高的激發(fā)態(tài)時(shí)是不穩(wěn)定的當(dāng)原子處在較高能級的激發(fā)態(tài)時(shí)會自發(fā)地向較低能級躍遷，可能經(jīng)過一次或幾次躍遷到達(dá)基態(tài),2)光子的發(fā)射和吸收的頻率條件 原子從能量較高的能級(其能量記為Em)躍遷到能量較低的能級(能量記為En)時(shí)，會放出能量為h的光子(h是

7、普朗克常量)，這個(gè)光子的能量由前后兩個(gè)能級的能量差決定，即hEmEn(mn) 這個(gè)式子被稱為頻率條件，又稱輻射條件 反之，當(dāng)電子吸收光子時(shí)會從較低的能級躍遷到較高的能級，吸收的光子的能量同樣由頻率條件決定,例1玻爾在他提出的原子模型中所做的假設(shè)沒有下列哪項(xiàng)() A原子處在具有一定能量的定態(tài)中，雖然電子做加速運(yùn)動，但不向外輻射能量 B原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運(yùn)動相對應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的 C電子從一個(gè)軌道躍遷到另一個(gè)軌道時(shí)，輻射(或吸收)一定頻率的光子,D電子躍遷時(shí)輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運(yùn)動的頻率,解析：A、B、C三項(xiàng)都是玻爾提出來的假設(shè)，其核心是原子

8、定態(tài)概念的引入與能級躍遷學(xué)說的提出，也就是“量子化”概念，原子的不同能量狀態(tài)與電子繞核運(yùn)動不同的圓軌道相對應(yīng)，是經(jīng)典理論與量子化概念的結(jié)合 答案：D,名師點(diǎn)評：正確識記玻爾原子模型的內(nèi)容是解決本題的關(guān)鍵，應(yīng)注意電子繞核做圓周運(yùn)動時(shí)，不向外輻射能量，原子輻射的能量與電子繞核運(yùn)動無關(guān)，只由躍遷前后的兩個(gè)能級的能量差決定,變 式 遷 移,1一個(gè)氫原子從n3能級躍遷到n2能級該氫原子() A放出光子，能量增加 B放出光子，能量減少 C吸收光子，能量增加 D吸收光子，能量減少,變 式 遷 移,分析：從高能級向低能級躍遷，釋放光子，能量減少，從低能級向高能級躍遷，吸收光子，能量增加 解析：一個(gè)氫原子從n3

9、能級躍遷到n2能級，即從高能級向低能級躍遷，釋放光子，能量減少故選B. 答案：B 點(diǎn)評：知道高能級向低能級躍遷，釋放光子，從低能級向高能級躍遷，吸收光子,變 式 遷 移,2(雙選)關(guān)于玻爾的原子模型，下述說法中正確的有() A它徹底否定了盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說 B它發(fā)展了盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說 C它完全拋棄了經(jīng)典的電磁理論 D它引入了普朗克的量子理論,變 式 遷 移,解析：玻爾的原子模型在核式結(jié)構(gòu)模型的前提下提出軌道量子化、能量量子化及能級躍遷，故A錯(cuò)誤、B正確，它的成功就在于引入了量子化理論，缺點(diǎn)是被過多引入的經(jīng)典力學(xué)所困，故C錯(cuò)誤、D正確 答案：BD,2 玻爾理論對氫光譜的解釋,2解釋稀薄氣體

10、導(dǎo)電時(shí)的輝光導(dǎo)電現(xiàn)象 通常情況下，原子處于基態(tài)，基態(tài)是最穩(wěn)定的氣體導(dǎo)電管中的原子受到高速運(yùn)動的電子的撞擊，有可能躍遷到激發(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，最終回到基態(tài)，放出光子，形成輝光現(xiàn)象,3解釋原子的特征譜線 原子從高能級向低能級躍遷時(shí)放出的光子的能量等于前 后兩個(gè)能級之差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由于不同的原子具有不同的結(jié)構(gòu)，能級各不相同，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,變 式 遷 移,變 式 遷 移,3 玻爾模型的局限性,1玻爾理論的成功之處和局限性 玻爾的原子理論成功之處在于引入了量子化概念玻爾理論闡明了光譜的發(fā)射和吸收，解釋了氫原子光譜的頻率規(guī)律，即巴耳末公式，并且預(yù)言了當(dāng)時(shí)還沒有觀測到的一些譜線，使量子理論取得了重大進(jìn)展 但對于稍微復(fù)雜一些的原子，如氦原子，玻爾理論就無法解釋它的光譜現(xiàn)象，這說明玻爾理論還沒有完全揭示微觀粒子的運(yùn)動