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1、玻尔的原子模型玻尔的原子模型授课老师：授课老师：张焕妮张焕妮一、玻尔原子理论的基本假设：一、玻尔原子理论的基本假设：2、能级假设：、能级假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫但并不向外辐射能量。这些状态叫定态 1 1、轨道量子化假设：、轨道量子化假设：电子只能在某些特殊半径轨道上电子只能在某些特殊半径轨道上运动，而这些轨道是运动，而这些轨道是”不连续的不连续的”激发态激发态：除基态以外的能量较高的其他定态：除基态以外的能量较高的其他定
2、态 能级能级：氢原子的各个定态的能量值：氢原子的各个定态的能量值基态基态：在正常状态下，原子处于最低能级，：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动的状态这时电子在离核最近的轨道上运动的状态（本假设是针对原子稳定性提出的）本假设是针对原子稳定性提出的）3、跃迁假设：、跃迁假设：原子从一种定态（设能量为原子从一种定态（设能量为E初初）跃迁跃迁到另一种定态（到另一种定态（设能量为设能量为E终终）时，它）时，它辐射辐射（或（或吸收吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定决定 h v=E初E终原子发光现象：原子发光现象
3、：原子从较高的激发态向较低原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是辐射能量的的激发态或基态跃迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式辐射出去，这过程，这个能量以光子的形式辐射出去，这就是原子发光现象就是原子发光现象（本假设针对线状谱提出）（本假设针对线状谱提出）玻尔玻尔（18851962）4 3 2 1 E4E3E2E1能级假设能级假设跃迁假设跃迁假设4 3 2 1 E4E3E2E1轨道假设轨道假设4 3 2 1h=E初初 E未未En=rn=n2r1二、二、玻尔根据经典电磁理论和牛顿力学计玻尔根据经典电磁理论和牛顿力学计算出氢原子的电子的各条可能轨道半径和算出氢原子的电子的
4、各条可能轨道半径和电子在各条轨道上运动时的能量（包括动电子在各条轨道上运动时的能量（包括动能和势能）公式：能和势能）公式：rn=n2r1（n=1,2,3)轨道半径：轨道半径：能能 量：量：1Enn2E1（n=1,2,3)n n是正整数，叫是正整数，叫量子数量子数氢原子的能级图氢原子的能级图-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540 eVnE/eV氢原子的能级图氢原子的能级图赖曼系巴耳末系帕邢系思考思考1.解释霓虹灯、试电笔的氖管的气体导解释霓虹灯、试电笔的氖管的气体导电发光原理？电发光原理？管中的原子受到高速电子的撞击，有可能向上跃迁到激管中的原子受到高速电子的撞击，有可能向上跃迁到激
5、发态，处于激发态的原子是不稳定的，会自发向能量较发态，处于激发态的原子是不稳定的，会自发向能量较低的能级跃迁，最终回到基态，放出光子，形成辉光低的能级跃迁，最终回到基态，放出光子，形成辉光2.解释原子光谱的分立特征解释原子光谱的分立特征原子从高能级向低能级跃迁时放出光子的原子从高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等于前后两个能极差。原子的能级是能量等于前后两个能极差。原子的能级是分立的，放出光子的能量是分立的，故原分立的，放出光子的能量是分立的，故原子的发射光谱只是一些分立的亮线子的发射光谱只是一些分立的亮线夫兰克夫兰克赫兹实验的历史背景及意义：赫兹实验的历史背景及意义：19111911年，卢瑟
6、福根据年，卢瑟福根据粒子散射实验，提出了原子核粒子散射实验，提出了原子核式结构模型。式结构模型。19131913年，玻尔将普朗克量子假说运用到原子年，玻尔将普朗克量子假说运用到原子核式结构模型，建立了与经典理论相违背的两个重要概念：核式结构模型，建立了与经典理论相违背的两个重要概念：原子定态能级原子定态能级和和能级跃迁能级跃迁概念。电子在能级之间跃迁时伴概念。电子在能级之间跃迁时伴随电磁波的吸收和发射，随电磁波的吸收和发射，电磁波频率的大小取决于原子所电磁波频率的大小取决于原子所处两定态能级间的能量差处两定态能级间的能量差。随着英国物理学家埃万斯对光。随着英国物理学家埃万斯对光谱的研究，玻尔理
7、论被确立。但是任何重要的物理规律都谱的研究，玻尔理论被确立。但是任何重要的物理规律都必须得到至少两种独立的实验方法的验证。随后，在必须得到至少两种独立的实验方法的验证。随后，在19141914年，德国科学家夫兰克和他的助手赫兹采用电子与稀薄气年，德国科学家夫兰克和他的助手赫兹采用电子与稀薄气体中原子碰撞的方法体中原子碰撞的方法(与光谱研究相独立与光谱研究相独立)，简单而巧妙地，简单而巧妙地直接证实了原子能级的存在，从而为玻尔原子理论提供了直接证实了原子能级的存在，从而为玻尔原子理论提供了有力的证据。有力的证据。1925 1925年，由于他二人的卓越贡献，他们获得了当年，由于他二人的卓越贡献，他
8、们获得了当年的诺贝尔物理学奖（年的诺贝尔物理学奖（19261926年于德国洛丁根补发）。年于德国洛丁根补发）。夫兰克夫兰克-赫兹实验至今仍是探索原子内部结构的主要手赫兹实验至今仍是探索原子内部结构的主要手段之一。所以，在近代物理实验中，仍把它作为传统段之一。所以，在近代物理实验中，仍把它作为传统的经典实验。的经典实验。(JAMES FRANCK)(GUSTAV HERTZ)三三三三.玻尔理论的局限性玻尔理论的局限性玻尔理论的局限性玻尔理论的局限性 玻尔理论虽然把量子理论引入原子领域，提出玻尔理论虽然把量子理论引入原子领域，提出定态和跃迁概念，成功解释了氢原子光谱，但定态和跃迁概念，成功解释了氢
9、原子光谱，但对多电子原子光谱无法解释对多电子原子光谱无法解释.因为玻尔理论仍因为玻尔理论仍然以经典理论为基础然以经典理论为基础,如粒子的观念和轨道如粒子的观念和轨道电子在某处单位体积内出现的概率电子在某处单位体积内出现的概率电子云电子云原子中电子的坐标没有确定的值，只能说某时刻电原子中电子的坐标没有确定的值，只能说某时刻电子在某点附近单位体积内出现的概率是多少子在某点附近单位体积内出现的概率是多少电子云电子云练习：1 1、对玻尔理论的下列说法中，正确的是（、对玻尔理论的下列说法中，正确的是（）A A、继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化
10、假设和电子轨道引入了量子化假设 B B、对经典电磁理论中关于对经典电磁理论中关于“做加速运动的电做加速运动的电荷要辐射电磁波荷要辐射电磁波”的观点表示赞同的观点表示赞同 C C、用能量转化与守恒建立了原子发光频率与用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系原子能量变化之间的定量关系 D D、玻尔的两个公式是在他的理论基础上利用玻尔的两个公式是在他的理论基础上利用经典电磁理论和牛顿力学计算出来的经典电磁理论和牛顿力学计算出来的ACD2 2、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（是（）A A、原子只能处于一系列不连续的状态中，原子只能
11、处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量每个状态都对应一定的能量 B B、原子中，虽然核外电子不断做加速运动，原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量 C C、原子从一种定态跃迁到另一种定态时，原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子一定要辐射一定频率的光子 D D、原子的每一个能量状态都对应一个电子原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的轨道，并且这些轨道是不连续的C3 3、根据玻尔理论，氢原子中，量子数、根据玻尔理论，氢原子中，量子数N N越大，则下列越大，则下列说
12、法中正确的是（说法中正确的是（）A A电子轨道半径越大电子轨道半径越大 B B、核外电子的速率越大核外电子的速率越大C C氢原子能级的能量越大氢原子能级的能量越大 D D、核外电子的电势能越大核外电子的电势能越大4 4、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（）A A、可以取任意值可以取任意值 B B、可以在某一范围内取任意值可以在某一范围内取任意值C C、可以取一系列不连续的任意值可以取一系列不连续的任意值D D、是一系列不连续的特定值是一系列不连续的特定值DACD5 5、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为一半径为r ra a的圆轨道自发地直接跃迁到一半的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为径为r rb b的圆轨道上，已知的圆轨道上，已知r ra a r rb b，则在此过则在此过程中（程中（）A A、原子要发出一系列频率的光子原子要发出一系列频率的光子 B B、原子要吸收一系列频率的光子原子要吸收一系列频率的光子 C C、原子要发出某一频率的光子原子要发出某一频率的光子 D D、原子要吸收某一频率的光子原子要吸收某一频率的光子C