波尔的原子模型

1、第第4 4节节 波尔的原子模型波尔的原子模型玻尔其人：玻尔其人： 他是卢瑟福的学生，在其影响下具有严他是卢瑟福的学生，在其影响下具有严谨的科学态度，勤奋好学，平易近人，后来谨的科学态度，勤奋好学，平易近人，后来很多的科学家都有纷纷来到他身边工作。当很多的科学家都有纷纷来到他身边工作。当有人问他，为什么能吸引那么多科学家来到有人问他，为什么能吸引那么多科学家来到他身边工作时，他回答说：他身边工作时，他回答说：“因为我不怕在因为我不怕在青年面前暴露自已的愚蠢青年面前暴露自已的愚蠢”。这种坦率和实。这种坦率和实事求是的态度是使当时他领导的哥本哈根理事求是的态度是使当时他领导的哥本哈根理论研究所永远充

2、满活力，兴旺发达的原因。论研究所永远充满活力，兴旺发达的原因。爱因斯坦评价说：爱因斯坦评价说：“作为一个科学的思想家，玻尔具有那么惊人的吸作为一个科学的思想家，玻尔具有那么惊人的吸引力，在于他具有大胆和谦逊两种品德难得的结合引力，在于他具有大胆和谦逊两种品德难得的结合” 1885 1885 年，玻尔年，玻尔 (Neils Bohr) (Neils Bohr) 出生于丹出生于丹麦哥本哈根。他的父亲是哥本哈根大学麦哥本哈根。他的父亲是哥本哈根大学一名杰出的生理学教授，母亲出生于一个一名杰出的生理学教授，母亲出生于一个在银行、政治和教育各界中均很活跃的富在银行、政治和教育各界中均很活跃的富有犹太人家

3、庭。父母从小便很关心玻尔，有犹太人家庭。父母从小便很关心玻尔，使他的天赋得以充分发挥。使他的天赋得以充分发挥。 1903 1903 年，玻年，玻尔入读哥本哈根大学，主修物理学。玻尔尔入读哥本哈根大学，主修物理学。玻尔尚未毕业时，便巳经锋芒毕露，他通过观尚未毕业时，便巳经锋芒毕露，他通过观察喷射的水流就能精密测量出水的表面张察喷射的水流就能精密测量出水的表面张力。力。 1909 1909 年，玻尔获理科硕士学位，年，玻尔获理科硕士学位，1911 1911 年获哲学博士学位。年获哲学博士学位。他的博士论文他的博士论文金属电子论的研究金属电子论的研究定性地定性地说明了金属的各种性质。他察觉到经典理论

4、说明了金属的各种性质。他察觉到经典理论的缺陷，并证明了金属的磁性决不能用这些的缺陷，并证明了金属的磁性决不能用这些原理解释。结束在哥本哈根大学的学习后，原理解释。结束在哥本哈根大学的学习后，玻尔前往英国剑桥大学，想在玻尔前往英国剑桥大学，想在汤姆孙汤姆孙的指导的指导下继续研究电子论，但是汤姆孙巳经对这个下继续研究电子论，但是汤姆孙巳经对这个问题失去了兴趣。于是玻尔随即转往曼彻斯问题失去了兴趣。于是玻尔随即转往曼彻斯特大学，在特大学，在卢瑟福卢瑟福的实验室工作。的实验室工作。1913 1913 年，年，他发表了三篇论文，把当时的原子结构模型他发表了三篇论文，把当时的原子结构模型与量子论结合起来，

5、揭开了物理学崭新的一与量子论结合起来，揭开了物理学崭新的一页。页。 爱因斯坦一直对量子力学的概率解释感到不满，爱因斯坦一直对量子力学的概率解释感到不满，他曾在写给他曾在写给 玻尔玻尔 的信中提到的信中提到: 量子力学虽然令量子力学虽然令人赞叹，但在我的心中有个声音告诉我，它还不人赞叹，但在我的心中有个声音告诉我，它还不是那真实的东西是那真实的东西我无论如何也不相信上帝会我无论如何也不相信上帝会在掷骰子在掷骰子!本世纪最伟大的两位科学巨人之间的大本世纪最伟大的两位科学巨人之间的大战就此揭开序幕战就此揭开序幕 爱因斯坦曾提出许多爱因斯坦曾提出许多“矛盾矛盾”，企图证明量子，企图证明量子力学站不住脚

6、。但是，玻力学站不住脚。但是，玻尔对这些尔对这些“矛盾矛盾”经过分经过分析之后，反倒帮助阐明了析之后，反倒帮助阐明了量子力学的原理。量子力学的原理。 nmr053. 01 氢原子氢原子中电子轨道的最小半径中电子轨道的最小半径rn=n2r1（n=1,2,3)（n=1,2,3)eVE6 .131 氢原子氢原子在基态（第一能级）的能量：在基态（第一能级）的能量：nmEEhv 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，辐射或吸收一定频率的光子，光子，辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两定态的能量差决定，即的能量由这两定态的能量差决定，即4 3 2 1 E4E3E2E1定态

7、假设定态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 1-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540 eVnE二、氢原子的能级图二、氢原子的能级图nmr053. 01 12rnrn eVE6 .131 21nEEn 0 EnmEEhv 2nCnmEEhv nkEhvE nEhv nEEhv nEhv 即：nmEEE 电子实物粒子和原子碰撞的情况，由于实物实物粒子和原子碰撞的情况，由于实物粒子的动能可全部或部分地为原子吸收，所粒子的动能可全部或部分地为原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，也可

8、使原子受激发而向较高定态能量之差，也可使原子受激发而向较高能级跃迁。能级跃迁。思考思考: :用动能为用动能为12ev12ev、15ev15ev的电子与氢的电子与氢原子碰撞，氢原子是否能发生跃迁原子碰撞，氢原子是否能发生跃迁练习：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量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“做加速运动的做加速运动的电荷要辐射电磁波电荷要辐射电磁波”的观点表示赞同的观点表示赞同 C C、用能量转化

9、与守恒建立了原子发光频率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与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用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

10、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、核外电子的速率核外电子的速率越大越大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

11、子的电势能越核外电子的电势能越大大4 4、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（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可以在某一范围内取任意值值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

12、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例例2 2、（、（0707年天津卷）年天津卷）图为氢原子能级图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于的示意图，现有大量的氢原子处于的激发态，当向低能级跃迁时辐的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。关于这些光射出若干不同频率的光。关于这些光下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ）最容易表现出衍射现象的光是由最容易表现出

13、衍射现象的光是由能级跃到能级产生的能级跃到能级产生的频率最小的光是由能级跃频率最小的光是由能级跃迁到能级产生的迁到能级产生的这些氢原子总共可辐射出种不这些氢原子总共可辐射出种不同频率的光同频率的光用能级跃迁到能级用能级跃迁到能级辐射出的光照射逸出功为辐射出的光照射逸出功为6.346.34的的金属铂能发生光电效应。金属铂能发生光电效应。DCD例例5 5、现有现有12001200个氢原子被激发到量子数为个氢原子被激发到量子数为4 4的能级上，若这些受的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？假定处在量子数为

14、假定处在量子数为n n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的数都是处在该激发态能级上的原子总数的 。 A.1200 B.2000 C.2200 D.2400A.1200 B.2000 C.2200 D.240011n解：解：画出示意图，分步计算，不难得画出示意图，分步计算，不难得出结论出结论400400个，个，400400个，个，400400个，个，200200个，个，200200个，个，200200个，个，400400个，共个，共22002200个。个。解：解：铬原子从铬原子从n=n=2 2能级跃迁到能级跃迁到n=n=

15、1 1能级放能能级放能E E2 2- - E E1 1=3=3A A/4/4，从，从n=n=4 4能级上电离的电离能是能级上电离的电离能是A A/16/16，因此剩余的动能是，因此剩余的动能是3 3A A/4-/4- A A/16=11/16=11 A A/16/16。选。选C C。达标练习：达标练习：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，但对原子能量和电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“做加速运动的电荷要做加速运动的电

16、荷要辐射电磁波辐射电磁波”的观点提出了异议的观点提出了异议C C、用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子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经典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电磁理论和牛顿力学计算出来的ABCD2 2、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 A、原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态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都对应一定的能量B B、原子中，虽然核外电子不断做加速

17、运动，但只要原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就会向外辐射能量能量状态不改变，就会向外辐射能量C C、原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐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轨道，并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、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（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