浙江省桐鄉(xiāng)市高考物理一輪復(fù)習(xí)玻爾的原子模型課件

玻爾的原子模型（1）、能級（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，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量。這些狀態(tài)叫定態(tài)。（本假設(shè)是針對原子穩(wěn)定性提出的）（2）、躍遷假設(shè)：原子從一種定態(tài)（設(shè)能量為Em）躍遷到另一種定態(tài)（設(shè)能量為En）時，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hυ=Em-En

（本假設(shè)針對線狀譜提出）（3）、軌道量子化假設(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動相對應(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。（針對原子核式模型提出，是能級假設(shè)的補(bǔ)充）一、玻爾原子理論的基本假設(shè)：軌道半徑：（n=1,2,3……)能量：

（n=1,2,3……)式中r1=0.053nm、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動時的能量，rn、En

分別代表第n條可能軌道的半徑和電子在第n條軌道上運動時的能量，n是正整數(shù)，叫量子數(shù)。*1、玻爾根據(jù)經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計算出氫原子的電子的各條可能軌道半徑和電子在各條軌道上運動時的能量（包括動能和勢能）公式：1、能級：氫原子的各個定態(tài)的能量值，叫它的能級。2、能級：2、基態(tài)和激發(fā)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)；除基態(tài)以外的能量較高的其他能級，叫做激發(fā)態(tài)。

3、原子吸收能量和輻射能量：原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷的過程，是吸收能量的過程；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。4、原子無論吸收或輻射能量，這個能量都不能是任意的，只能等于原子發(fā)生躍遷的兩個能級間的能量差。－－－－－－－－－－－－－－－－－１２３４５-13.6-3.40-1.51-0.85-0.540nE/eV∞二、玻爾理論對氫光譜的解釋氫原子能級圖賴曼系巴耳末系帕邢系1234∞-13.6n-3.40-1.51-0.850E/eV氫原子的光譜－－－－－－－－－１２３４５-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540nE/eV∞賴曼系（紫外線）巴耳末系（可見光）帕邢系（紅外線）布喇開系逢德系N=1N=2N=3N=4N=5N=6軌道與能級相對應(yīng)成功解釋了氫光譜的所有譜線。說明：（1）這里的能量指總能量(即E=Ek+Ep)例如：E1=-13.6eV實際上，其中Ek1=13.6eV，Ep1=-27.2eV。（2）這里的電勢能Ep＜0，原因是規(guī)定了無限遠(yuǎn)處的電勢能為零。這樣越是里面軌道電勢能越少，負(fù)得越多。夫蘭克—赫茲實驗的歷史背景及意義：

1911年，盧瑟福根據(jù)α粒子散射實驗，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型。1913年，玻爾將普朗克量子假說運用到原子核式結(jié)構(gòu)模型，建立了與經(jīng)典理論相違背的兩個重要概念：原子定態(tài)能級和能級躍遷概念。電子在能級之間躍遷時伴隨電磁波的吸收和發(fā)射，電磁波頻率的大小取決于原子所處兩定態(tài)能級間的能量差。隨著英國物理學(xué)家埃萬斯對光譜的研究，玻爾理論被確立。但是任何重要的物理規(guī)律都必須得到至少兩種獨立的實驗方法的驗證。隨后，在1914年，德國科學(xué)家弗蘭克和他的助手赫茲采用電子與稀薄氣體中原子碰撞的方法(與光譜研究相獨立)，簡單而巧妙地直接證實了原子能級的存在，從而為玻爾原子理論提供了有力的證據(jù)。

(JAMESFRANCK)(GUSTAVHERTZ)1925年，由于他二人的卓越貢獻(xiàn)，他們獲得了當(dāng)年的諾貝爾物理學(xué)獎（1926年于德國洛丁根補(bǔ)發(fā)）。弗蘭克-赫茲實驗至今仍是探索原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主要手段之一。所以，在近代物理實驗中，仍把它作為傳統(tǒng)的經(jīng)典實驗。*夫蘭克—赫茲實驗的理論基礎(chǔ)

根據(jù)玻爾的原子理論，原子只能處于一系列不連續(xù)的穩(wěn)定狀態(tài)之中，其中每一種狀態(tài)相應(yīng)于一定的能量值Ei(i=1,2,3‥)，這些能量值稱為能級。最低能級所對應(yīng)的狀態(tài)稱為基態(tài)，其它高能級所對應(yīng)的態(tài)稱為激發(fā)態(tài)。當(dāng)原子從一個穩(wěn)定狀態(tài)過渡到另一個穩(wěn)定狀態(tài)時就會吸收或輻射一定頻率的電磁波，頻率大小決定于原子所處兩定態(tài)能級間的能量差。

(h為普朗克常數(shù))

本實驗中是利用一定能量的電子與原子碰撞交換能量而實現(xiàn)，并滿足能量選擇定則：

(U為激發(fā)電位)弗蘭克—赫茲實驗弗蘭克-赫茲實驗玻璃容器充以需測量的氣體，本實驗用的是汞。電子由陰級K發(fā)出，K與柵極G之間有加速電場，G與接收極A之間有減速電場。當(dāng)電子在KG空間經(jīng)過加速、碰撞后，進(jìn)入KG空間時，能量足以沖過減速電場，就成為電流計的電流。*實驗原理：

改進(jìn)的弗蘭克-赫茲管的基本結(jié)構(gòu)見右圖。電子由陰極K發(fā)出，陰極K和第一柵極G1之間的加速電壓UG1K及與第二柵極G2之間的加速電壓UG2K使電子加速。在板極A和第二柵極G2之間可設(shè)置減速電壓UG2A。μAUUG1KKUG2KG1UG2AG2電子汞原子A燈絲夫蘭克—赫茲管結(jié)構(gòu)圖設(shè)汞原子的基態(tài)能量為E0，第一激發(fā)態(tài)的能量為E1，初速為零的電子在電位差為U的加速電場作用下，獲得能量為eU，具有這種能量的電子與汞原子發(fā)生碰撞，當(dāng)電子能量eU<E1-E0時，電子能量幾乎不損失。如果eU≥E1-E0=ΔE，則汞原子從電子中取得能量ΔE，而由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)，ΔE=eUC。相應(yīng)的電位差UC即為汞原子的第一激發(fā)電位。在實驗中，逐漸增加UG2K，由電流計讀出板極電流IA，得到如下圖所示的變化曲線.

圖2-2-4夫蘭克—赫茲管的IA～VG2K曲線oIAacbdeU1U2U3U4U5U6(uA)UG2Ko實際上，原子中電子的坐標(biāo)沒有確定的值。不能把電子的運動看做一個具有確定的軌道運動，而只能說某時刻電子在某點附近出現(xiàn)的概率是多少?！癫柪碚撾m然把量子理論引入原子領(lǐng)域，提出定態(tài)和躍遷概念，成功解釋了氫原子光譜，但對多電子原子光譜無法解釋，因為玻爾理論仍然以經(jīng)典理論為基礎(chǔ)。如粒子的觀念和軌道?！窳孔踊瘲l件的引進(jìn)沒有適當(dāng)?shù)睦碚摻忉尅！裎濉⒉柪碚摰木窒扌?、對玻爾理論的下列說法中，正確的是（）A、繼承了盧瑟福的原子模型，但對原子能量和電子軌道引入了量子化假設(shè)B、對經(jīng)典電磁理論中關(guān)于“做加速運動的電荷要輻射電磁波”的觀點表示贊同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)計算出來的ACD練習(xí)：2、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不連續(xù)的狀態(tài)中，每個狀態(tài)都對應(yīng)一定的能量B、原子中，雖然核外電子不斷做加速運動，但只要能量狀態(tài)不改變，就不會向外輻射能量C、原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，一定是輻射一定頻率的光子D、原子的每一個能量狀態(tài)都對應(yīng)一個電子軌道，并且這些軌道是不連續(xù)的C3、根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù)n越大，則下列說法中正確的是（）A、電子軌道半徑越大B、核外電子的速率越大C、氫原子能級的能量越大D、核外電子的電勢能越大4、根據(jù)玻爾的原子理論，原子中電子繞核運動的半徑（）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