高中物理 18.4 玻尔的原子模型课件 新人教版选修3-5.ppt

18 4 玻尔的原子模型 教学目标 1 知识与技能 1 了解玻尔原子理论的主要内容 2 了解能级 能量量子化以及基态 激发态的概念 2 过程与方法 通过玻尔理论的学习 进一步了解氢光谱的产生 3 情感 态度与价值观 培养我们对科学的探究精神 养成独立自主 勇于创新的精神 教学重点 玻尔原子理论的基本假设 教学难点 玻尔理论对氢光谱的解释 教学方法 教师启发 引导 学生讨论 交流 19世纪末20世纪初 人类叩开了微观世界的大门 物理学家根据有研究提出了关于原子结构的各种模型 卢瑟福的核式结构模型能够很好的解释实验现象 得到了多数人的支持 但是与经典的电磁理论发生了矛盾 复习回顾 按照经典物理学的观点去推断 在轨道上运动的电子带有电荷 运动中要辐射电磁波 电子损失了能量 其轨道半径不断缩小 最终落在原子核上 由于电子轨道的变化是连续的 辐射电磁波的频率也会连续变化 事实上 原子是稳定的 辐射电磁波的频率也只是某些确定的值 1913年玻尔提出了自己的原子结构假说 一 玻尔原子理论的基本假设 玻尔 1 轨道量子化假说 3 跃迁量子假说化 2 能量量子化假说 1 轨道量子化假设 围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值 这种现象叫做轨道量子化 不同的轨道对应着不同的状态 在这些状态中 尽管电子在做变速运动 却不辐射能量 因此这些状态是稳定的 2 能量量子化假设 原子只能处于一系列不连续的能量状态中 这些量子化的能量值叫做能级 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 原子中这些具有确定能量的稳定状态叫定态 电子绕原子核运动时具有动能 它与原子核间有相互作用 因此电子 原子核系统也具有势能 两者之和称为原子的能量 在各种定态中 能量最低的状态叫基态 其它的状态叫激发态 通常用一个或几个量子数来标志各个不同的状态 例如可以用n 1 2 3 来标志能量分别为E1 E2 E3 3 跃迁量子化假设 原子从一种定态 设能量为E初 跃迁到另一种定态 设能量为E终 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 频率条件 1 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 氢原子能级 二 玻尔理论对氢光谱的解释 原子也可以从激发态向基态跃迁 电子所受库仑力做正功减小电势能 原子的能量减少要辐射出能量 这一能量以光子的形式放出 原子最低能级所对应的状态叫做基态 比基态能量高的状态叫激发态 原子从基态向激发态跃迁 电子克服库仑引力做功增大电势能 原子的能量增加要吸收能量 2 光子的发射和吸收 原子在始 末两个能级Em和En Em En 间跃迁时发射光子的频率可以由下式决定 3 发射或吸收光子时能量的计算 4 氢原子的能级图 1 51 0 85 0eV 人们早在了解原子内部结构之前就已经观察到了气体光谱 不过那时候无法解释为什么气体光谱只有几条互不相连的特定谱线 玻尔理论很好的解释了氢原子的光谱 原子从高能级跃迁到低能级时 辐射光子的能量等于前后两个能级之差 由于原子的能级不连续 所以辐射的光子的能量也不连续 从光谱上看 原子辐射光波的频率只有若干分立的值 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 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 玻尔理论的局限性 电子云 1 能级 氢原子的各个定态的能量值 叫它的能级 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 3 激发态 除基态以外的能量较高的其他能级 叫做激发态 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 四 小结 5 玻尔的原子模型 h E初 E未 En 玻尔理论解决了原子的稳定性和辐射的频率条件问题 把原子结构的理论向前推进了一步 作业阅读 1 弗兰克 赫兹实验2 从量子力学的诞生看科学技术与社会