3-53.3量子论视野下的原子模型

3.3量子论视野下的原子模型,回顾,卢瑟福的原子核式结构学说很好地解释了a粒子的散射实验，初步建立了原子结构的正确图景，但跟经典的电磁理论发生了矛盾。,经典理论的困难,核外电子绕核运动,事实上：原子是稳定的,辐射电磁波频率只是某些确定值,一、玻尔把量子论引入原子模型：,为了解决这个矛盾，1913年玻尔在卢瑟福学说的基础上，把普郎克的量子理论运用到原子系统上，提出了玻尔理论。,玻尔理论的主要内容：,1、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，但并不向外辐射能量。这些状态叫定态。,能量最低的状态叫基态，其他状态叫激发态。,氢原子在基态（第一能级）的能量：,2、原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。,En=,式中r1(r1=0.531010m)、E1(E1=13.6eV)、分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量，rn、En分别代表第n条可能轨道的半径和电子在第n条轨道上运动时的能量，n是正整数，叫量子数。,玻尔理论,3、原子从一种定态（设能量为Em）跃迁到另一种定态（设能量为En）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即,当电子从能量较高的定态轨道（设能量为Em）跃迁到能量较低的定态轨道（设能量为En，mn）时，它辐射出一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定,反之，当电子吸收光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态，吸收的光子的能量同样由两种定态的能量差决定。,hv=E2E1,1、能级：氢原子的各个定态的能量值，叫它的能级,能级：,3、激发态：除基态以外的能量较高的其他能级，叫做激发态,2、基态：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，这种定态叫基态,四、氢原子的能级图：,激发态,基态,大量氢原子处于n=4激发态,1、会辐射出几种频率的光？,2、其中波长最短的是在哪两个能级之间跃迁时发出的？,光子的能量必须等于能级差,电离：,电离后电子剩余动能为：,注意：En为负值,思考:分别能量为2eV、10eV的光子照射处于n=2激发态的氢原子，结果如何？,使原子电离,4、原子发光现象：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。,六、玻尔理论的成就和局限,玻尔理论解决了原子的稳定性和辐射的频率条件问题，但是也有它的局限性,在解决核外电子的运动时成功引入了量子化的观念,同时又应用了“粒子、轨道”等经典概念和有关牛顿力学规律,除了氢原子光谱外，在解决其他问题上遇到了很大的困难,氦原子光谱,波尔理论还没有完全解释微观粒子运动的规律。,六、玻尔理论的成就和局限,一、玻尔原子理论的基本假设,1、轨道假设：,2、能级假设：,3、跃迁假设：,二、玻尔理论对氢光谱的解释,三、玻尔模型的局限性,小结,课堂练习：,1、对玻尔理论的下列说法中，正确的是（）A、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假设B、对经典电磁理论中关于“做加速运动的电荷要辐射电磁波”的观点提出了异议C、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D、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,ABCD,2、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（）A、原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量B、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C、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D、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,C,3、根据玻尔理论，氢原子中，量子数N越大，则下列说法中正确的是（）A、电子轨道半径越大B、核外电子的速率越大C、氢原子能级的能量越大D、核外电子的电势能越大,ACD,4、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（）A、可以取任意值B、可以在某一范围内取任意值C、可以取一系列不连续的任意值D、是一系列不连续的特定值,D,5、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道自发地