波爾的原子模型上課

會(huì)計(jì)學(xué)1波爾的原子模型上課玻爾其人：他是盧瑟福的學(xué)生，在其影響下具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，勤奮好學(xué)，平易近人，后來(lái)很多的科學(xué)家都有紛紛來(lái)到他身邊工作。當(dāng)有人問(wèn)他，為什么能吸引那么多科學(xué)家來(lái)到他身邊工作時(shí)，他回答說(shuō)：“因?yàn)槲也慌略谇嗄昝媲氨┞蹲砸训挠薮馈?。這種坦率和實(shí)事求是的態(tài)度是使當(dāng)時(shí)他領(lǐng)導(dǎo)的哥本哈根理論研究所永遠(yuǎn)充滿活力，興旺發(fā)達(dá)的原因。愛(ài)因斯坦評(píng)價(jià)說(shuō)：“作為一個(gè)科學(xué)的思想家，玻爾具有那么驚人的吸引力，在于他具有大膽和謙遜兩種品德難得的結(jié)合”第1頁(yè)/共30頁(yè)

1885年，玻爾(NeilsBohr)出生于丹麥．哥本哈根。他的父親是哥本哈根大學(xué)一名杰出的生理學(xué)教授，母親出生于一個(gè)在銀行、政治和教育各界中均很活躍的富有猶太人家庭。父母從小便很關(guān)心玻爾，使他的天賦得以充分發(fā)揮。

1903年，玻爾入讀哥本哈根大學(xué)，主修物理學(xué)。玻爾尚未畢業(yè)時(shí)，便巳經(jīng)鋒芒畢露，他通過(guò)觀察噴射的水流就能精密測(cè)量出水的表面張力。1909年，玻爾獲理科碩士學(xué)位，1911年獲哲學(xué)博士學(xué)位。第2頁(yè)/共30頁(yè)他的博士論文《金屬電子論的研究》定性地說(shuō)明了金屬的各種性質(zhì)。他察覺(jué)到經(jīng)典理論的缺陷，并證明了金屬的磁性決不能用這些原理解釋。結(jié)束在哥本哈根大學(xué)的學(xué)習(xí)后，玻爾前往英國(guó)劍橋大學(xué)，想在湯姆孫的指導(dǎo)下繼續(xù)研究電子論，但是湯姆孫巳經(jīng)對(duì)這個(gè)問(wèn)題失去了興趣。于是玻爾隨即轉(zhuǎn)往曼徹斯特大學(xué)，在盧瑟福的實(shí)驗(yàn)室工作。1913年，他發(fā)表了三篇論文，把當(dāng)時(shí)的原子結(jié)構(gòu)模型與量子論結(jié)合起來(lái)，揭開(kāi)了物理學(xué)嶄新的一頁(yè)。

第3頁(yè)/共30頁(yè)愛(ài)因斯坦一直對(duì)量子力學(xué)的概率解釋感到不滿，他曾在寫(xiě)給玻爾的信中提到:「量子力學(xué)雖然令人贊嘆，但在我的心中有個(gè)聲音告訴我，它還不是那真實(shí)的東西……我無(wú)論如何也不相信上帝會(huì)在擲骰子!本世紀(jì)最偉大的兩位科學(xué)巨人之間的大戰(zhàn)就此揭開(kāi)序幕．

愛(ài)因斯坦曾提出許多“矛盾”，企圖證明量子力學(xué)站不住腳。但是，玻爾對(duì)這些“矛盾”經(jīng)過(guò)分析之后，反倒幫助闡明了量子力學(xué)的原理。第4頁(yè)/共30頁(yè)丹麥物理學(xué)家N.玻爾意識(shí)到了經(jīng)典理論在解釋原子結(jié)構(gòu)方面遇到困難，在量子論與光子說(shuō)的啟發(fā)下，提出了自己的原子結(jié)構(gòu)假說(shuō)第5頁(yè)/共30頁(yè)一、玻爾原子理論的基本假設(shè)

1.軌道量子化電子的軌道是量子化的氫原子中電子軌道的最小半徑電子的軌道是量子化的rn=n2r1（n=1,2,3……)第6頁(yè)/共30頁(yè)一、玻爾原子理論的基本假設(shè)

2.定態(tài)與能量量子化電子在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子是穩(wěn)定的，不產(chǎn)生電磁輻射，稱為定態(tài)。原子的能量是量子化的（n=1,2,3……)第7頁(yè)/共30頁(yè)一、玻爾原子理論的基本假設(shè)

2.定態(tài)與能量量子化能量最低的狀態(tài)叫做基態(tài)，其它的狀態(tài)叫做激發(fā)態(tài)。

量子化的能量值叫做能級(jí)。氫原子在基態(tài)（第一能級(jí)）的能量：第8頁(yè)/共30頁(yè)一、玻爾原子理論的基本假設(shè)

2.定態(tài)與能量量子化能級(jí)圖：將原子的能量值用圖示的方法描述氫原子的能級(jí)圖第9頁(yè)/共30頁(yè)一、玻爾原子理論的基本假設(shè)3.躍遷理論原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩定態(tài)的能量差決定，即第10頁(yè)/共30頁(yè)玻爾的原子模型4321E4E3E2E1定態(tài)假設(shè)躍遷假設(shè)4321E4E3E2E1軌道假設(shè)4321第11頁(yè)/共30頁(yè)－－－－－－－－－－－－－－－－－１２３４５-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540eVnE∞二、氫原子的能級(jí)圖第12頁(yè)/共30頁(yè)氫原子的軌道及對(duì)應(yīng)的能級(jí)n∞：電子脫離核束縛12345∞n量子數(shù)-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV氫原子能級(jí)圖第13頁(yè)/共30頁(yè)1、向下躍遷12345∞n量子數(shù)-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV可自發(fā)地經(jīng)過(guò)一次或幾次躍遷達(dá)基態(tài)躍遷時(shí)以光子的形式向外放出能量發(fā)射光子三、光子的發(fā)射與吸收第14頁(yè)/共30頁(yè)某個(gè)氫原子處于n=4激發(fā)態(tài)1、它可能向外輻射哪些波長(zhǎng)的光子？2、它最多向外輻射的光子數(shù)為多少？12345∞n量子數(shù)-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV可能的光子的頻率有

種第15頁(yè)/共30頁(yè)1、向下躍遷2、向上躍遷發(fā)射光子12345∞n量子數(shù)-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV吸收能量1)光子使原子躍遷光子的能量必須等于能級(jí)差要么全被吸收，要么不吸收三、光子的發(fā)射與吸收第16頁(yè)/共30頁(yè)電離：電離后電子剩余動(dòng)能為：注意：En為負(fù)值思考:分別能量為2eV、10eV的光子照射處于n=2激發(fā)態(tài)的氫原子，結(jié)果如何？使原子電離第17頁(yè)/共30頁(yè)2)實(shí)物粒子使原子躍遷躍遷：實(shí)物粒子和原子碰撞的情況，由于實(shí)物粒子的動(dòng)能可全部或部分地為原子吸收，所以只要入射粒子的動(dòng)能大于或等于原子某兩定態(tài)能量之差，也可使原子受激發(fā)而向較高能級(jí)躍遷。思考:用動(dòng)能為12ev、15ev的電子與氫原子碰撞，氫原子是否能發(fā)生躍遷第18頁(yè)/共30頁(yè)第19頁(yè)/共30頁(yè)第20頁(yè)/共30頁(yè)例2、（07年天津卷）圖為氫原子能級(jí)的示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于ｎ＝４的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出若干不同頻率的光。關(guān)于這些光下列說(shuō)法正確的是（）Ａ．最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象的光是由ｎ＝４能級(jí)躍到ｎ＝１能級(jí)產(chǎn)生的Ｂ．頻率最小的光是由ｎ＝２能級(jí)躍遷到ｎ＝１能級(jí)產(chǎn)生的Ｃ．這些氫原子總共可輻射出３種不同頻率的光Ｄ．用ｎ＝２能級(jí)躍遷到ｎ＝１能級(jí)輻射出的光照射逸出功為6.34ｅＶ的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)。D第21頁(yè)/共30頁(yè)CD第22頁(yè)/共30頁(yè)第23頁(yè)/共30頁(yè)例5、現(xiàn)有1200個(gè)氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為4的能級(jí)上，若這些受激氫原子最后都回到基態(tài)，則在此過(guò)程中發(fā)出的光子總數(shù)是多少？假定處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級(jí)的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級(jí)上的原子總數(shù)的。A.1200B.2000C.2200D.2400解：畫(huà)出示意圖，分步計(jì)算，不難得出結(jié)論①400個(gè)，②400個(gè)，③400個(gè)，④200個(gè)，⑤200個(gè)，⑥200個(gè)，⑦400個(gè)，共2200個(gè)。第24頁(yè)/共30頁(yè)解：鉻原子從n=2能級(jí)躍遷到n=1能級(jí)放能E2-E1=3A/4，從n=4能級(jí)上電離的電離能是A/16，因此剩余的動(dòng)能是3A/4-A/16=11A/16。選C。第25頁(yè)/共30頁(yè)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第26頁(yè)/共30頁(yè)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第27頁(yè)/共30頁(yè)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