《玻尔的原子模型》PPT课件.ppt

第十八章原子结构 第四节玻尔的原子模型 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 著名的 粒子散射实验 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 1 围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值 这些现象叫做轨道量子化 2 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 定态 3 原子在不同的状态之中具有不同的能量 所以原子的能量也是量子化的 能级 1913年玻尔提出了自己的原子结构假说 玻尔 现代物理学认为 原子的可能状态是不连续的 这些能量值叫做能级 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 氢原子能级 光子的发射和吸收 原子处于高能级时会自发地向低能级跃迁 跃迁时电子所受库仑力做正功减小电势能 原子的能量减少以光子的形式放出能量 原子在吸收光子后则从较低能级向较高能级跃迁 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 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 频率条件 辐射条件 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 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 由于不同的原子的结构不同 能级也就不相同 它们可能辐射的光子也就具有不同的波长 所以每种光谱分布都与其他元素不一样 这样我们就可以通过光谱的分析知道发光的是什么元素 由于这个原因 这种分立的线状谱又叫原子光谱 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 氢原子的能级图 13 6 3 4 1 51 0 85 0 54 0eV n E eV 基态 激发态 赖曼系 巴耳末系 帕邢系 布喇开系 普丰德系 二 玻尔理论对氢光谱的解释 氢原子能级跃迁与光谱图 巴耳末系 问题1 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 n 6 n 5 n 4 n 1 n 3 n 2 根据 E hv c v又 E 1 89eV 3 03 10 19J所以 hc E 6 63 10 34 3 0 10 8 3 03 10 19J 6 57 10 7 m 巴尔末系 二 玻尔理论对氢光谱的解释 H H H H 二 玻尔理论对氢光谱的解释 H H H H n 6 n 5 n 4 n 1 n 3 n 2 巴尔末系氢吸收光谱 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 当原子处于不同的能级时 电子在各处出现的概率是不一样的 如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率 画出图来 就像云雾一样 可以形象的称做电子云 巩固练习 当氢原子位于n 4的能级时 可能发生的跃迁有哪些 请配合作图加以解释 2007天津卷 右图为氢原子能级的示意图 现有大量的氢原子处于 的激发态 当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光 关于这些光下列说法正确的是 最容易表现出衍射现象的光是由 能级跃到 能级产生的 频率最小的光是由 能级跃迁到 能级产生的 这些氢原子总共可辐射出 种不同频率的光 用 能级跃迁到 能级辐射出的光照射逸出功为6 34 的金属铂能发生光电效应 D 2007全国卷 用大量具有一定能力的电子轰击大量处于基态的氢原子 观测到了一定数目的光谱线 调高电子的能力在此进行观测 发现光谱线的数目比原来增加了5条 用 n表示两侧观测中最高激发态的量子数n之差 E表示调高后电子的能量 根据氢原子的能级图可以判断 n和E的可能值为 A n 1 13 22eV E 13 32eVB n 2 13 22eV E 13 32eVC n 1 12 75eV E 13 06eVD n 2 12 75eV E 13 06Ev AD