物理选修35【人教版教材】 1玻尔的原子模型课件

第4节：玻尔的原子模型第4节：玻尔的原子模型1电子绕核运动将不断向外辐射电磁波，电子损失了能量，其轨道半径不断缩小，最终落在原子核上,而使原子变得不稳定+经典理论认为事实+原子是稳定的卢瑟福的核式结构学说与经典电磁理论的矛盾电子绕核运动将不断向外辐射电磁波，电子损失了能量，其轨道半径2经典理论认为事实由于电子轨道的变化是连续的，辐射电磁波的频率等于绕核运动的频率，连续变化，原子光谱应该是连续光谱原子光谱是不连续的，是线状谱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事实由于电子轨道的变化是连续的，辐射电磁波3

以上矛盾表明，从宏观现象总结出来的经典电磁理论不适用于原子这样小的物体产生的微观现象。为了解决这个矛盾，1913年丹麦的物理学家玻尔在卢瑟福学说的基础上，把普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出了玻尔理论。以上矛盾表明，从宏观现象总结出来的经典电磁理论不适用4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，也就是说，电子的轨道是量子化的。一、玻尔原子理论的基本假设假说1：轨道量子化+分立轨道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5针对原子的稳定性提出电子在不同的轨道上运动，原子处于不同的状态。玻尔指出，原子在不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。在这些状态中原子是稳定的。假说2：能级(定态)假说针对原子的稳定性提出电子在不同的轨道上运动，原子处于6

能级：量子化的能量值。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)基态激发态：其他的状态激发态量子数123轨道与能级相对应E412345E1E3E2E5E∞n能级：量子化的能量值。定态：原子中具有确定能量的稳定状态7针对原子光谱是线状谱提出假说3：频率条件(跃迁假说)E412345E1E3E2E5E∞n

原子在始、末两个能级Em和En(

Em>En

)间跃迁时，发射(或吸收)光子的频率可以由前后能级的能量差决定：针对原子光谱是假说3：频率条件(跃迁假说)E412345E18激发态跃迁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电子所受库仑力做正功减小电势能，原子的能量减少辐射光子光子的发射和吸收基态(

Em>En

)激发态跃迁电子克服库仑引力做功增大电势能，原子的能量增加9rn

=n2r1En

=E1/n2r1=0.053nm

（n

=1，2，3，···）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二、玻尔理论对氢光谱的解释rn=n2r1En=E1/n2r1=0.05310这里的电势能Ep＜0，原因是规定了无限远处的电势能为零。这样越是里面轨道电势能越少，负得越多。量子数n=1定态，能量值最小，电子动能最大，电势能最小；量子数越大，能量值越大，电子动能越小，电势能越大。

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，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大。这里的电势能Ep＜0，原因是规定了无限远处的电势能为零。11－－－－－－－－－12345

0nE/eV∞赖曼系（紫外线）巴耳末系（可见光）帕邢系（红外线）布喇开系逢德系N=1N=2N=3N=4N=5N=6轨道与能级相对应成功解释了氢光谱的所有谱线+－－－－－－－－－12345

0nE/eV∞赖曼系12巴耳末系-13.6eV-3.40eV-1.51eV-0.85eV-0.54eV

0n=1n=2n=3n=4n=5n=巴尔末公式有正整数n

出现，这里我们也用正整数

n来标志氢原子的能级。它们之间是否有某种关系？巴尔末公式：巴耳末系-13.6eV-3.40eV-1.51eV-013n=6n=5n=4n=1n=3n=2HδHγHβHαHn=6n=5n=4n=1n=3n=2HδHγHβHαH14从高能级向低能级跃迁发射光子：以光子形式辐射出去（原子发光现象）。2.从低能级向高能级跃迁(1)吸收光子对于能量大于或等于13.6eV的光子(电离)；对于能量小于13.6eV的光子(要么全被吸收，要么不吸收)。(2)吸收实物粒子能量只要实物粒子动能足以使氢原子向高能级跃迁，就能被氢原子吸收全部或部分动能而使氢原子向高能级跃迁，多余能量仍为实物粒子动能。从高能级向低能级跃迁2.从低能级向高能级跃迁(1)15

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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除了氢原子光谱外，在解决其他问题上遇到了很大的困难三、玻尔模型的局限性氦原子光谱量子化条件的引进没有适当的理论解释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17汤姆孙发现电子汤姆孙的西瓜模型α粒子散射实验卢瑟福的核式结构模型原子不可割汤姆孙的西瓜模型原子稳定性事实氢光谱实验卢瑟福的核式结构模型出现矛盾?玻尔模型复杂（氦）原子光谱量子力学理论玻尔模型出现矛盾原子结构的认识史否定建立否定建立出现矛盾否定建立否定建立怎样修改玻尔模型？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电子在某处单位体积内出现的概率—电子云建立科学模型提出科学假说观察与实验所获得的事实汤姆孙发现电子汤姆孙的西瓜模型α粒子散射实验卢瑟福的核式结构181.按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道上，有关能量变化的说法中，正确的是()A.电子的动能变大，电势能变大，总能量变大B.电子的动能变小，电势能变小，总能量变小C.电子的动能变小，电势能变大，总能量不变D.电子的动能变小，电势能变大，总能量变大D1.按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃D192.根据玻尔理论，某原子的电子从能量为E的轨道跃迁到能量为Eʹ的轨道，辐射出波长为λ

的光，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则Eʹ等于()

B.C.D.C2.根据玻尔理论，某原子的电子从能量为E的轨道跃迁到203.欲使处于基态的氢原子被激发，下列可行的措施是()

A.用10.2

eV的光子照射B.用11eV的光子照射C.用14eV的光子照射D.用11eV的电子碰撞ACD3.欲使处于基态的氢原子被激发，下列可行的措施ACD21AD4.如图所示为氢原子的能级图，若用能量为12.75eV的光子去照射大量处于基态的氢原子，则(

)A.氢原子能从基态跃迁到n=4的激发态上去B.有的氢原子能从基态跃迁到n=3的激发态上去C.氢原子最多能发射3种波长不同的光D.氢原子最多能发射6种波长不同的光AD4.如图所示为氢原子的能级图，若用能量为12.75225.一群处于基态的氢原子吸收某种单色光的光子后，只能发出频率为ν1、ν2、

ν3的三种光子，且ν1>ν2>

ν3

，则()A.被氢原子吸收的光子的能量为hν1

B.被氢原子吸收的光子的能量为hν2

C.

ν1=ν2+ν3D.被氢原子吸收的光子的能量为hν1+

hν2+

hν3AC5.一群处于基态的氢原子吸收某种单色光的光子后，AC23

2200

220024

1.一方面，城市是可爱的。它创造了现代文明，并耀武扬威地显摆着现代文明的物质成果，引诱着人们集聚其中。2.在这里，不仅有四通八达的交通网络、美轮美奂的摩天大楼、令人咋舌的财富神话、繁忙紧张的生活节奏、层出不穷的竞争机会、丰富多彩的文娱生活，而且生活于其中的人们能够分享财富的盛宴、发展的成果，能够编织梦想、追求理想，能够开阔眼界、增长见识，能够施展才华、实现自我。3.另一方面，城市是可怜的。它远离了自然，侵害了人心，异化了人性。我们的不少城市，不仅没能把物质成果转化成让人们快乐、幸福的动力，反而把人们变成了追逐名利的工具。至少目前，在很多城市里，绿色消失了，纯净的水源消失了，清新的空气消失了，安全的食品消失了，人与自然的和谐共处成了遥远的神话，人与人的信任成了黄牙小儿的天真妄想。4.浊雾笼罩下的财富不夜城，不仅侵蚀了星星的亮光，而且泯灭了心灵的光芒，使我们的眼睛近视、散光且老花，失去了辨别真伪、美丑、善恶的天然能力，使我们的心迷茫且苦闷。生活在城市，我们几乎忘了：夜，本该是黑的，本该是有星星的，本该是安静的，本该带着人们心安理得地歇息的。5.如今的城里人，很少享受到夜的黑与美。其实，我心里也明白，城乡各有其美。所以，久居乡村的人们向往城市的繁华，久居城市的人们向往田园的恬静。二者的主要区别在于：城市生贪欲，田园守天心。贪欲破坏自然，让人浮躁，使人隔阂，虽富贵而不能心安；天心带来和谐，让人心静，使人互信，顺应环境总能让人快乐。6.铜山湖远离城市，所以，能够本分地、无欲无求地、自然而然地进行着四季轮回、昼夜更替，春绿夏艳秋静冬安，白天张扬着活力，夜晚安守着宁静。她，不近人亦不远人，不为秋愁亦不为春喜，只顺其自然地存在着，任人亲疏。7.记得《易．系辞上》说过这样的话：圣人与天地相似，所以不违背自然规律；知道周围万物而以其道成就天下，所以不会有过失；乐天知命，没有忧愁；安于所居之地，敦厚而施行仁德，所以能爱。1.一方面，城市是可爱的。它创造了现代文明，并耀武扬威地显25

第4节：玻尔的原子模型第4节：玻尔的原子模型26电子绕核运动将不断向外辐射电磁波，电子损失了能量，其轨道半径不断缩小，最终落在原子核上,而使原子变得不稳定+经典理论认为事实+原子是稳定的卢瑟福的核式结构学说与经典电磁理论的矛盾电子绕核运动将不断向外辐射电磁波，电子损失了能量，其轨道半径27经典理论认为事实由于电子轨道的变化是连续的，辐射电磁波的频率等于绕核运动的频率，连续变化，原子光谱应该是连续光谱原子光谱是不连续的，是线状谱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事实由于电子轨道的变化是连续的，辐射电磁波28

以上矛盾表明，从宏观现象总结出来的经典电磁理论不适用于原子这样小的物体产生的微观现象。为了解决这个矛盾，1913年丹麦的物理学家玻尔在卢瑟福学说的基础上，把普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出了玻尔理论。以上矛盾表明，从宏观现象总结出来的经典电磁理论不适用29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，也就是说，电子的轨道是量子化的。一、玻尔原子理论的基本假设假说1：轨道量子化+分立轨道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30针对原子的稳定性提出电子在不同的轨道上运动，原子处于不同的状态。玻尔指出，原子在不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。在这些状态中原子是稳定的。假说2：能级(定态)假说针对原子的稳定性提出电子在不同的轨道上运动，原子处于31

能级：量子化的能量值。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)基态激发态：其他的状态激发态量子数123轨道与能级相对应E412345E1E3E2E5E∞n能级：量子化的能量值。定态：原子中具有确定能量的稳定状态32针对原子光谱是线状谱提出假说3：频率条件(跃迁假说)E412345E1E3E2E5E∞n

原子在始、末两个能级Em和En(

Em>En

)间跃迁时，发射(或吸收)光子的频率可以由前后能级的能量差决定：针对原子光谱是假说3：频率条件(跃迁假说)E412345E133激发态跃迁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电子所受库仑力做正功减小电势能，原子的能量减少辐射光子光子的发射和吸收基态(

Em>En

)激发态跃迁电子克服库仑引力做功增大电势能，原子的能量增加34rn

=n2r1En

=E1/n2r1=0.053nm

（n

=1，2，3，···）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二、玻尔理论对氢光谱的解释rn=n2r1En=E1/n2r1=0.05335这里的电势能Ep＜0，原因是规定了无限远处的电势能为零。这样越是里面轨道电势能越少，负得越多。量子数n=1定态，能量值最小，电子动能最大，电势能最小；量子数越大，能量值越大，电子动能越小，电势能越大。

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，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大。这里的电势能Ep＜0，原因是规定了无限远处的电势能为零。36－－－－－－－－－12345

0nE/eV∞赖曼系（紫外线）巴耳末系（可见光）帕邢系（红外线）布喇开系逢德系N=1N=2N=3N=4N=5N=6轨道与能级相对应成功解释了氢光谱的所有谱线+－－－－－－－－－12345

0nE/eV∞赖曼系37巴耳末系-13.6eV-3.40eV-1.51eV-0.85eV-0.54eV

0n=1n=2n=3n=4n=5n=巴尔末公式有正整数n

出现，这里我们也用正整数

n来标志氢原子的能级。它们之间是否有某种关系？巴尔末公式：巴耳末系-13.6eV-3.40eV-1.51eV-038n=6n=5n=4n=1n=3n=2HδHγHβHαHn=6n=5n=4n=1n=3n=2HδHγHβHαH39从高能级向低能级跃迁发射光子：以光子形式辐射出去（原子发光现象）。2.从低能级向高能级跃迁(1)吸收光子对于能量大于或等于13.6eV的光子(电离)；对于能量小于13.6eV的光子(要么全被吸收，要么不吸收)。(2)吸收实物粒子能量只要实物粒子动能足以使氢原子向高能级跃迁，就能被氢原子吸收全部或部分动能而使氢原子向高能级跃迁，多余能量仍为实物粒子动能。从高能级向低能级跃迁2.从低能级向高能级跃迁(1)40

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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除了氢原子光谱外，在解决其他问题上遇到了很大的困难三、玻尔模型的局限性氦原子光谱量子化条件的引进没有适当的理论解释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42汤姆孙发现电子汤姆孙的西瓜模型α粒子散射实验卢瑟福的核式结构模型原子不可割汤姆孙的西瓜模型原子稳定性事实氢光谱实验卢瑟福的核式结构模型出现矛盾?玻尔模型复杂（氦）原子光谱量子力学理论玻尔模型出现矛盾原子结构的认识史否定建立否定建立出现矛盾否定建立否定建立怎样修改玻尔模型？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电子在某处单位体积内出现的概率—电子云建立科学模型提出科学假说观察与实验所获得的事实汤姆孙发现电子汤姆孙的西瓜模型α粒子散射实验卢瑟福的核式结构431.按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道上，有关能量变化的说法中，正确的是()A.电子的动能变大，电势能变大，总能量变大B.电子的动能变小，电势能变小，总能量变小C.电子的动能变小，电势能变大，总能量不变D.电子的动能变小，电势能变大，总能量变大D1.按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃D442.根据玻尔理论，某原子的电子从能量为E的轨道跃迁到能量为Eʹ的轨道，辐射出波长为λ

的光，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则Eʹ等于()

B.C.D.C2.根据玻尔理论，某原子的电子从能量为E的轨道跃迁到453.欲使处于基态的氢原子被激发，下列可行的措施是()

A.用10.2

eV的光子照射B.用11eV的光子照射C.用14eV的光子照射D.用11eV的电子碰撞ACD3.欲使处于基态的氢原子被激发，下列可行的措施ACD46AD4.如图所示为氢原子的能级图，若用能量为12.75eV的光子去照射大量处于基态的氢原子，则(

)A.氢原子能从基态跃迁到n=4的激发态上去B.有的氢原子能从基态跃迁到n=3的激发态上去C.氢原子最多能发射3种波长不同的光D.氢原子最多能发射6种波长不同的光AD4.如图所示为氢原子的能级图，若用能量为12.75475.一群处于基态的氢原子吸收某种单色光的光子后，只能发出频率为ν1、ν2、

ν3的三种光子，且ν1>ν2>

ν3

，则()A.被氢原子吸收的光子的能量为hν1

B.被氢原子吸收的