第4节波尔的原子模型汇编.ppt

4.玻尔的原子模型 第4节 波尔的原子模型 学习目标: 1、了解玻尔理论产生的背景； 2、理解和掌握玻尔理论内容、意义； 3、理解定态（基态和激发态）、量子化、 能级、跃迁的概念，理解氢原子的能级图。 1、原来，电子没有被库仑力吸引到核上，它一定是以很大的速度绕核运动，就象行星绕着太阳运动那样。按照经典理论，绕核运动的电子应该辐射出电磁波，因此它的能量要逐渐减少。随着能量的减少，电子绕核运行的轨道半径也要减小,于是电子将沿着螺旋线的轨道落入原子核，就像绕地球运动的人造卫星受到上层大气阻力不断损失能量后要落到地面上一样。 这样看来，原子应当是不稳定的，然而实际上并不是这样。 一、玻尔原子模型提出的背景： 卢瑟福的原子核式结构学说很好地解释了a粒子的散射实验，初步建立了原子结构的比较正确的图景，但跟经典的电磁理论发生了矛盾。 2、同时，按照经典电磁理论，电子绕核运行时辐射电磁波的频率应该等于电子绕核运行的频率，随着运行轨道半径的不断变化，电子绕核运行的频率要不断变化，因此原子辐射电磁波的频率也要不断变化。这样，大量原子发光的光谱就应该是包含一切频率的连续谱。 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。 1、电子轨道是量子化的 1）、轨道半径r只能取某些特定的值，不能连续变化（轨道量子化条件） 2）、电子在稳定轨道上运动时，不辐射电磁波 一、玻尔理论的主要内容： 2、能量量子化 原子只能处于一系列不连续轨道上，运动状态不同，对应有不同的能量状态，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。这些状态叫定态。原子的定态是不连续的 （本假设是针对原子稳定性提出的） 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。（如氢原子的电子基态能量为-13.6eV） 3）、激发态：除基态以外的能量较高的其他能级， 叫做激发态。 量子数：n=1,2,3,4…… 其中n=1为基态，其他激发态 能级：E1，E2，E3…… Q：按照这种假设，氢原子光谱是怎么回事儿呢？ 3，频率条件 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 E初 －E终. h v= Q：如果低能级到高能级跃迁对能量有什么要求呢？ 玻尔（1885~1962） 4 3 2 1 E4 E3 E2 E1 定态假设 跃迁假设 4 3 2 1 E4 E3 E2 E1 轨道假设 4 3 2 1 hν=E初 – E未 En= rn= n2r1 二、玻尔模型 2 轨道半径： （n=1,2,3……) 能 量： En n 2 1 E1 （n=1,2,3……) 式中r1、E1、分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量，rn、En 分别代表第n条可能轨道的半径和电子在第n条轨道上运动时的能量，n是正整数，叫量子数。(能量级模拟演示） rn=n r1 三、氢原子的能级图： －－－－－－－－－－－－－－－－－ １ ２ ３ ４ ５ -13.6 -3.4 -1.51 -0.85 -0.54 0 eV n E ∞ 1、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。 2、注意：从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞、加热等方式来传递能量）。 原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。（如在基态，可以吸收E ≥13.6eV的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。 若由于碰撞原子从低能级向高能级跃迁时，碰撞粒子的动能必须大于或等于两能级间的能量差。——弗兰克—赫兹实验。 四、应用： 电子云 例2、（07年天津卷）图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于ｎ＝４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（ ） Ａ．最容易表现出衍射现象的光是由ｎ＝４能级跃到ｎ＝１能级产生的 Ｂ．频率最小的光