波尔原子模型

1、四、玻尔的原子模型四、玻尔的原子模型主主 讲：讲： 杨杨 立立 伟伟 班班 级：级：高二（高二（6）班）班时时 间：间：2013年年7月月2日日汤姆孙发现电子汤姆孙发现电子汤姆孙的西瓜模型汤姆孙的西瓜模型不能解释不能解释粒子散射实验粒子散射实验卢瑟福的核式结构模型卢瑟福的核式结构模型存在困难：原子的稳定性存在困难：原子的稳定性原子光谱的分立特征原子光谱的分立特征19131913年玻尔提出了自己的原子结构假说年玻尔提出了自己的原子结构假说丹麦物理学家丹麦物理学家N.玻尔玻尔(N.Bohr,1885-1962)围绕原子核运动的围绕原子核运动的电子轨道半径电子轨道半径只能是某些只能是某些分立分立的数

2、值的数值且电子在这些轨道上绕核的运动是稳定的（电子的轨道且电子在这些轨道上绕核的运动是稳定的（电子的轨道是量子化的），不产生电磁辐射。是量子化的），不产生电磁辐射。1、轨道量子化、轨道量子化123R1R2R3对对H原子：原子：nm053. 01Rnm212. 02Rnm477. 03R12nRnR2 2、能量量子化、能量量子化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，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化的123E2E1E3对对H原子：原子：ev4 .

3、32Eev6 .131E21nnEEev51. 13E(1)能级：量子化的能量值能级：量子化的能量值(2)定态：原子中具有确定能量的稳定状态定态：原子中具有确定能量的稳定状态量子数基态：能量最低的状态（离核最近）基态：能量最低的状态（离核最近）基态基态 激发态：其他的状态激发态：其他的状态激发态激发态123定态定态当电子从能量较高的定态轨道（其能量记为当电子从能量较高的定态轨道（其能量记为m）跃迁到）跃迁到能量较低的定态轨道（能量记为能量较低的定态轨道（能量记为n，mn）时，会放出）时，会放出能量为能量为h的光子（的光子（h是普朗克常量），这个光子的能量由是普朗克常量），这个光子的能量由前后两

4、个能级的能量差决定，即前后两个能级的能量差决定，即hm-n3 3、频率条件、频率条件1关于玻尔的原子模型理论，下面说法正确的是关于玻尔的原子模型理论，下面说法正确的是()A原子可以处于连续的能量状态中原子可以处于连续的能量状态中B原子的能量状态是不连续的原子的能量状态是不连续的C原子中的核外电子绕核做加速运动一定向外辐射能量原子中的核外电子绕核做加速运动一定向外辐射能量D原子中的电子绕核运转的轨道半径是连续的原子中的电子绕核运转的轨道半径是连续的B2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越大越大( )A电子的轨道半径越大电子的轨道半径越大 B核外电子的速率越大核外电子的速率

5、越大C氢原子能级的能量越大氢原子能级的能量越大 D核外电子的电势能越大核外电子的电势能越大ACD波尔原波尔原子模型子模型轨道量子化轨道量子化能量量子化能量量子化频率条件频率条件nmr053. 01 12rnrneVE6 .131 21nEEn 0 EnmEEhv 说明：由于能级是分立的，说明：由于能级是分立的，所以放出的光子的能量也是所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。谱只有一些分立的亮线。nmEEhvnEEhv nEhv 即：跃迁时电子动能、原子势能、原子能量的变化跃迁时电子动能、原子势能、原子能量的变化1.当当n减小即轨道半径减小时

6、。库伦力做正功，电子动能增加、减小即轨道半径减小时。库伦力做正功，电子动能增加、原子势能减小、向外辐射能量，原子能量减小。原子势能减小、向外辐射能量，原子能量减小。2.当当n增大即轨道半径增大时。库伦力做负功，电子动能减小、增大即轨道半径增大时。库伦力做负功，电子动能减小、原子势能增大、从外界吸收能量，原子能量增大。原子势能增大、从外界吸收能量，原子能量增大。气体导电时发光的机理 通常情况下，原子处于基态，是稳定的。气体放通常情况下，原子处于基态，是稳定的。气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能向上跃迁到激发态。处于激发态的原子是不稳能向上

7、跃迁到激发态。处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子，最终回到基态。子，最终回到基态。 电子撞击时不遵循频率条件能量电子撞击时不遵循频率条件能量 发光频率种类发光频率种类N N？nmEEE解析：解析：E1=-13.6eV，E4=-0.85eV由基态跃迁到激发态需吸收能量由基态跃迁到激发态需吸收能量可用一定频率的光照射。可用一定频率的光照射。则：吸收光子的能量则：吸收光子的能量hv=E4-E1。V=(-0.85+13.6)x1.6x10-19/6.63x10-34 =3.08x1015Hz6种种2氢原子的核外电子由氢原子的核外

8、电子由一个轨道跃迁到另一个轨道一个轨道跃迁到另一个轨道时，可能时，可能发生的情况是发生的情况是()A放出光子，电子动能减小，原子势能增大放出光子，电子动能减小，原子势能增大B放出光子，电子动能增大，原子势能减小放出光子，电子动能增大，原子势能减小C吸收光子，电子动能减小，原子势能增大吸收光子，电子动能减小，原子势能增大D吸收光子，电子动能增大，原子势能减小吸收光子，电子动能增大，原子势能减小分析：分析：(1)由高轨道跃迁到低轨道时。库伦力做正功，动能增加、由高轨道跃迁到低轨道时。库伦力做正功，动能增加、势能减小。向外辐射光子、能量减小。势能减小。向外辐射光子、能量减小。(2) 由低轨道跃迁到高

9、轨道时。库伦力做负功，动能减小、势能由低轨道跃迁到高轨道时。库伦力做负功，动能减小、势能增大。从外界吸收辐射光子、能量增大。增大。从外界吸收辐射光子、能量增大。BC放出光子则电子向较低定态跃迁，放出光子则电子向较低定态跃迁，r减小、库伦力做正功、动能减小、库伦力做正功、动能增大、势能减小。增大、势能减小。吸收光子则电子向较高定态跃迁，吸收光子则电子向较高定态跃迁，r增大、库伦力做负功、动能增大、库伦力做负功、动能减小、势能增大减小、势能增大。3。如图所示，。如图所示，大量氢原子大量氢原子处于能级处于能级n4的激发态，当它们向各的激发态，当它们向各较低能级跃迁时，对于多种可能的跃迁，下面说法中正

10、确的是较低能级跃迁时，对于多种可能的跃迁，下面说法中正确的是()A最多只能放出最多只能放出4种不同频率的光子种不同频率的光子B从从n4能级跃迁到能级跃迁到n1能级放出的光子波长最长能级放出的光子波长最长C从从n4能级跃迁到能级跃迁到n1能级放出的光子频率最高能级放出的光子频率最高D从从n4能级跃迁到能级跃迁到n3能级放出的光子波长等于从能级放出的光子波长等于从n2能级能级跃迁到跃迁到n1能级放出的光子波长能级放出的光子波长C分析分析(1)对于大量氢原子：对于大量氢原子：辐射光谱条数（对于频率）辐射光谱条数（对于频率）N=n(n-1)/2=6(2)由由E=hv=hcE=hv=hc/ /?=E=E

11、4 4-E-E1 1解题解题(3)(3)由由hvhv1 1=E=E3 3-E-E2 2,hv,hv2 2=E=E2 2-E-E1 1可知可知频率不同，波长不同。频率不同，波长不同。结论：在不同轨道间跃迁，辐结论：在不同轨道间跃迁，辐 射的光子频率不同，射的光子频率不同， 波长不同。波长不同。n- 0.85-13.60- 0.54-1.51- 3.4E/eV巴耳末系巴耳末系赖曼系赖曼系帕邢系帕邢系思考思考:在具有下列能量在具有下列能量的光子中的光子中,能被基态氢能被基态氢离子吸收而发生跃迁离子吸收而发生跃迁的是的是( )A.13.6eV B.12.75eV C.10ev D.1.9eV玻尔理论成

12、功解释了氢光谱的规玻尔理论成功解释了氢光谱的规律律,甚至预言了氢原子的其他谱线甚至预言了氢原子的其他谱线系系分析：分析：E=hv=En-E1。En=E+E1=hv+E1En=E+E1计算计算值值结果结果A0是是B-0.85是是C-3.6否否D-11.7否否跃迁条件的考察跃迁条件的考察例例1试计算处于试计算处于基态的氢原子吸收波长基态的氢原子吸收波长为多少的光子时，电子为多少的光子时，电子可以跃迁到可以跃迁到n2的轨道上已知氢原子能级公式的轨道上已知氢原子能级公式En 13.6/n2eV(n1,2,3)分析：分析：1.从基态跃迁到从基态跃迁到n=2的激发态，需吸收能量。的激发态，需吸收能量。 2

13、.利用利用E=hv=hcE=hv=hc/ /?=E=E2 2-E-E1 1. .计算吸收光的频率和波长计算吸收光的频率和波长 解析：解析： 基态的能量基态的能量E1=-13.6ev 在在n=2轨道上的能量轨道上的能量E2=-13.6/22=-3.4ev 则则E=hv=hc/?=E2-E1。?=1.22x10-7m题后思：吸收光子的频率、波长决定于吸收的光子能量、吸收题后思：吸收光子的频率、波长决定于吸收的光子能量、吸收光子的能量决定于两定态的能级差。光子的能量决定于两定态的能级差。小结：小结：提出假说：玻尔的原子结构假说：提出假说：玻尔的原子结构假说： 1）轨道量子化假说）轨道量子化假说 rn

14、=n2r1. 2）能量量子化假说）能量量子化假说 En=E1/n2. 3）跃迁假说：）跃迁假说：nmEEh提出问题：原子的稳定性、原子光谱是线状谱提出问题：原子的稳定性、原子光谱是线状谱验证：氢原子光谱验证：氢原子光谱 弗兰克弗兰克赫兹实验赫兹实验1、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（、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、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、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

15、量改变，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、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、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是不连续的课堂练习课堂练习C可能吸收一定频率的光子可能吸收一定频率的光子符合能量量子化的原理符合能量量子化的原理符合能量量子化的原理符合能量量子化的原理符合轨道量子化的原理符合轨道量子化的原理2、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为ra的的圆轨道圆轨道自发地自发地直接跃迁到一半

16、径为直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上，已知的圆轨道上，已知rarb，则在此过程中（，则在此过程中（ ） 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、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、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、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分析：分析：1.由高轨道激发态跃迁到低轨道激发态，辐射光子。由高轨道激发态跃迁到低轨道激发态，辐射光子。2.轨道量子化、能量量子化、对应光子频率是特定的轨道量子化、能量量子化、对应光子频率是特定的3、如果大量氢原子处在、如果大量氢原子处在n=4的能级的能级,会辐射

17、出几种频率的光会辐射出几种频率的光?其其中波长最短的光是在哪量两个能级之间跃迁时发出的中波长最短的光是在哪量两个能级之间跃迁时发出的?一个原子和一群原子处于量子数一个原子和一群原子处于量子数n的激发态时，可能辐射的光的激发态时，可能辐射的光谱条数谱条数一个原子时可能条数：一个原子时可能条数：N=n-1N=n-1一群原子可能条数一群原子可能条数N=n(n-1)/2=CN=n(n-1)/2=C2 2n n。解析：可能辐射解析：可能辐射N=4(4-1)/2=6种频率的光。种频率的光。由由E=hvE=hv=Em-En=Em-En得：辐射能量越多辐射频得：辐射能量越多辐射频率越高，而辐射光的波长越短。率

18、越高，而辐射光的波长越短。所以应在能级所以应在能级4 4和和1 1之间跃迁。之间跃迁。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D、电子在某处单位体积内出现的概率电子云波尔模型的局限性玻尔在他提出的原子模型中所作的假设有玻尔在他提出的原子模型中所作的假设有()A原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做变速运动，但不原子处在具有

19、一定能量的定态中，虽然电子做变速运动，但不向外辐射能量向外辐射能量B原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的而电子的可能轨道的分布是不连续的C电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收或吸收)一定频率一定频率的光子的光子D电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率课堂互动讲练课堂互动讲练玻尔理论的理解玻尔理论的理解【解析【解析】玻尔假设的核心是原子定态概念的引入与能量跃迁】玻尔假设的核心是

20、原子定态概念的引入与能量跃迁学说的提出，也就是学说的提出，也就是“量子化量子化”的概念原子的不同能量状态与的概念原子的不同能量状态与电子绕核运动时不同的圆轨道相对应，是经典理论与量子化概电子绕核运动时不同的圆轨道相对应，是经典理论与量子化概念的结合。念的结合。ABC氢原子跃迁规律的应用氢原子跃迁规律的应用如图如图1所示，所示，氢原子从氢原子从n2的某一能级跃迁到的某一能级跃迁到n2的能级，辐射的能级，辐射出能量为出能量为2.55 eV的光子的光子问问最少要给基态最少要给基态的氢原子的氢原子提供提供多少多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画出电子伏特的能量，才能使它辐射上述能

21、量的光子？请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图【解析】氢原子从【解析】氢原子从n2的某一能级跃迁到的某一能级跃迁到n2的能级，满足：的能级，满足：hEnE22.55 eVEnhE20.85 eV.所以所以n4.基态氢原子要跃迁到基态氢原子要跃迁到n4的能级，的能级，应提供：应提供：EE4E112.75 eV.跃迁图如图跃迁图如图可能光谱条数可能光谱条数N=4(4-1)/2=6题后思：辐射光子能量一定，发生跃迁的能级题后思：辐射光子能量一定，发生跃迁的能级一定。一定。解析：解析：1.电子在核外做稳定的圆周运动，静电引力提供向心力。电子在核外做稳定的圆周运动，静电引力提供向心力。基态轨道半径基态轨道半径r1=0.528x10-10m则则Ke2/r12=mv2/r1.EK=mv2/2=2.18x10-18J=13.6ev.(2)有一群氢原子处于量子数有一群氢原子处于量子数n3的激发态，画一张能级图，在的激发态，画一张能级图，在图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线；图上用箭头标明这些氢原子能发出哪几种光谱线；解析：当解析：当n=1、2、3时的能量值分别为：时的能量值分别为：E1=-13.6ev, E2=-13.6/22ev=-3.4ev, E3=-13.6/32ev=-1.51ev.可能辐射的光谱线可能辐