第4节玻尔的原子模型能级(28张ppt)

1、2.4玻余的原子模型能级回顾科学家对原子结构的认识史汤姆孙发现电子原子不可割建立汤姆孙的枣 糕模型出现矛盾a粒子散射实验否定汤姆孙的枣 糕模型建立卢瑟福的核式结构模型出现矛盾原子稳定性事实否定卢瑟福的核 式结构模型氢光谱实验建立（三个重要假设）假说1:轨道量子化J针对原子核式结构模型提出围绕原子核运动的电 子轨道半径只能是某 些分立的数值.且电子在这些轨道上 绕核的转动是稳定的, 不产生电磁辐射.氐假说2:能量量子化（三个重要假设）针对原子的稳定性提出电子在不同的轨道上 运动时，原子处于不同 的状态.波尔指出，原 子的不同的状态中具有 不同的能量，所以原子 的能量也量子化的.假说2:能量量子化

2、（三个重要假设）»能级量子化的能量值A定态：原子中具有确定能量的稳定状态基态：能量最低的状态（离核最近）激发态：其他的状态量子数5能级图討;J激发态匕2基态轨道图光子的发射和吸收（电子克服库仑引力做功增大电势能, 原子的能量增加）吸收光子>辐射光子跃迁（电子所受库仑力做正功减小电势能,原子的能量减少）激发态假说3濒率条件（跃迁假说）（三个重要假设）当电子从能量较高的定态轨道IWi（其能量记为En）跃迁到能量较低的定态轨道（能量记为Em, n>m）时，会放出能量 为加的光子（h是普朗克常量）,这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定,hv = EirEm称为频率条件，又称辐

3、射条件针对原子光谱是线状谱提出>针对原子光谱是线状谱提出=1原子在始、末 两个能级E”和盅(En>Ein )间跃 迁时发给光子的 频率可以由前后 能级的能量差决 定：2E 氢原子能级二、玻尔理论对氢光谱的解释 玻尔从上述假设出发，利用库仑定律和牛顿运动定律 计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量.2乙=人En=En(Ei = -13.6eV)n = 1,2,3* E/eV4 5 15 8 5 4 o o 1 3 丰德巴耳末系613.激发态氢原子的能级图赖曼系巴尔末公式1氢原子能级跃迁与光谱图0-0.54 eV-0.85 eV-1.51 eV-3.40 eV-13.6 eV

4、87;问题仁请用玻尔的原子结构理论解释形成巴尔末系的原因, 并计算当n=4时，巴尔末系中这条谱线的波长n = 34,5,-n=oon=5 n=4n=3n=2n-二、玻尔理论对氢光谱的解释600650 I00700750lllllllllllll 11111111 I I I I I I I I550500450400 runH H6HyHP7 -"二 3»4,*5,.久 2/巴尔末公盒R二1川；10加“里德伯常量X/ 憑据? E-hv, 2=c/v"Go =1.89eV= 3.03 X1019J所皿，2 6=hc/Es=6.63 X IO'34 X 3.0

5、 X IO'8 /=6.57 X 10-7(m)3.03 X1019J巴尔末 系氢吸 收光谱”解释巴尔末公式，解释氢原子光谱不连续三.玻尔模型的局限性玻尔理论成功的解释并预言了氢原子辐射 的电磁波的问题，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 有关牛顿力学规律氮原子光谱量子化条件的 宦I进没有适当 鴻理论解释。 J 丿除了氢原子光谱外，在解决 他问题上遇到了很大的困难.原子结构的认识史拓展与提高思想：必须彻底放弃经典概念?关键：用电子云概念取代经典的轨道概念的核模型莫型十.电子在某处单位体积内出现的概率电子云学以致用

6、1主量子数E (eV)第三激发态第二激发态1f、FV ',第一激发态电离态巴耳末系末态E5fill画岀氢原子tl级 记住关键数据和公式耳=13.6 ®V日=V =(EE/h赖曼系末态E3e2重点二:雜鳏BW肿法h=6.63xi0-34 JsEi . 13.6En二而厂®V-一H3o6xi60)a(r19 n胪7优点：央出倉总级橄金。 可看成理论公式。学以致用|=l!l例1 若大量氢原子处于主量子数n = 5的激发态, 会辐射几种频率的光；其中波长最短的光是 在哪两个能级之间跃迁？最短波长光的频率是多少?E號量(eV)第三激发态4第二激发态3巴耳末系末态第一激发态E5

7、 = =0o54E4 = °0o85E3 =ZZXX巳=13.6 练习：对玻尔理论的下列说法中，正确的是(ACD )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”的观点表示赞同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四、原子能级跃迁问题1. 跃迁时电子动能、原子电势能与原子能量 的变化：当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原 子的电势能Ep减小，电子动能增大，原子能量 减小.反之，轨道半径增大时，原子电势能增

8、 大，电子动能减小，原子能量增大.2. 使原子激发的两种粒子一光子与实物粒子(1)原子若是吸收光子的能量而被激发，其光子 的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收，不 存在激发到n能级时能量有余，而激发到n+1时能量不 足，则可激发到n能级的问题.(2)原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发，由于实物粒子的动能可全部或部分 地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于 跃迁.两能级的能量差值(E二En-Ek),均可使原子发生能级3. 一群原子和一个原子的跃迁问题氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时 刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段时间内， 由某一轨道跃迁到另一个轨道

9、时，可能的情况只有 一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原 子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现.对于量子数为巾的一群氢原子，向较低的激发态 或基态跃迁时，可能产生的谱线条数为NS T)4. 跃迁与电离的问题原子跃迁时.不管是吸收还是辐射光子，其光 子的能量都必须等于这两个能级的能量差.若想把 处于某一定态上的原子的电子电离出去，就需要给 原子一定的能量.如基态氢原子电离，其电离能为 13.6 eV,只要能量等于或大于13.6 eV的光子都能 被基态氢原子吸收而电离，只不过入射光子的能量 越大，原子电离后产生的电子具有的动能越大.五、夫兰克一赫兹实验方法和原理；使加速的电子通过低压汞蒸气,与汞 原子发生碰撞。测量电子损失的能量和汞原子获得的 能量。3实验的结果，表现在接收极电流随KG间电压的变化关系图，会分析此图，是做出结论的关键。证明了汞原子能量量子化。该 实验卓越的设计思想和实验技巧, 以及它在建立原子量子学说方面 做出的贡献，受到人们的赞誉。S S u4 u5 t/6 uG2o o夫兰克一赫兹管的/a2K曲线卢瑟福的核式结构学说与经典电磁理论的矛盾经典理论认为电子绕核运动将不断向外辐射电磁波子损失了能量，其