原子的核式结构玻尔原子模型.docVIP

原子的核式结构玻尔原子模型 一、教 法 建 议 抛砖引玉 本节双基学习目标 了解原子的核式结构 了解原子学说的发展历史，认识α粒子散射实验的重大意义 了解玻尔理论的三条假设 通过公式，使学生了解原子能级、轨道半径和量子数n的关 系 指点迷津 本节重点内容点拨 通过对卢瑟福α粒子散射实验的分析阐述原子的核式结构模型；从原子具有稳定结构的事实出发，建立玻尔的能级理论。 二、学 海 导 航 学法指要 本节理论原理明晰 关于原子结构的四个学说要从学说提出的实验基础，学说内容，能解释的现象，遇到的障碍四个方面掌握。 汤姆生的枣糕原子模型 实验基础 汤姆生发现电子（发现电子打破了原子不可再分观念，表明电子是原子 的组成部分）。 模型内容 原子是一个球体，正电荷均匀分布在整个球内，而电子像枣糕里的枣子 镶嵌在原子里面。 能解释现象 原子光谱（原子受激，电子振动而发光）。 遇到障碍 不能解释α粒子散射实验。 卢瑟福的核式结构模型 实验基础 α粒子散射实验（卢瑟福用α粒子轰击金箔，发现α粒子穿过金箔后绝 大多数仍沿原方向前进；少数发生了较大的偏转，极少数α粒子偏转角超过了90°，甚至被反弹）。实验说明：原子不是实心的，中间存在很大空隙，电子质量远小于α粒子质量，大角度偏转不是电子作用结果；大角度偏转应是α粒子碰到质量很大的物质，α粒子大角度偏转极少，表明原子的核心很小。 模型内容 有三个特点：a.核很小，原子直径约10-10米；b.核很重，原子的质量几 乎全部集中在核里，原子核集中了全部正电荷；c.电子绕核作圆周运动，库仑力提供向心力。 能解释现象 α粒子散射实验：由于原子的全部正电荷都集中在核里，当α粒子与 核十分接近时，会受到很大的库仑力而发生大角度偏转，因原子内部大部分是空的，核又很小，所以α粒子靠近的机会很少，绝大多数α粒子离核较远，受到的库仑力小，基本按直线前时，极少数α粒子离核较近，发生大角度偏转。 遇到障碍 核式结构学说与经典电磁理论的矛盾。 玻尔的轨道量子化模型 理论基础 原子的核式结构学说与经典电磁理论的矛盾：（ⅰ）原子稳定性问题按经典理论，核 外电子绕核旋转应辐射电磁波，其能量要逐渐减少，半径要减少，电子要被库仑力只收到核上，原子应是不稳定的，事实上原子是稳定的；（ⅱ）原子光谱问题，经典理论，电子绕核运动频率不断变化，原子辐射电磁波频率等于运行频率，也应是连续变化的，即原子光谱是连续光谱，而实事上，原子光谱是线状谱。 谱朗克提出量子论。 模型内容 三条假说 定态理论原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态原子是稳定的，电 子虽做加速运动，并不向外辐射能量； 能级跃迁，原子从一种定态（E初）跃迁到另一种定态（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hv=E初-E终； 轨道量子化，原子的不同能量状态与电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应，原子 的定态是不连续的，因此电子的可能轨道分布是不连续的。 经计算：、2、3……） 其中r1、E1为第一条轨道（离核最近）的半径和能量，n为量子数。 解释现象 氢原子光谱。 遇到障碍 不能解释所有原子光谱（成功之处在于引入量子论，失败之处在于过多 保留了经典理论）。 量子力学电子方式结构模型（选学内容） 理论基础 a.玻尔理论不能解释复杂原子发光。b.量子力学发展。 模型内容 核外电子在核外的运动没有固定的轨道，它时而在这里出现，时而又在 那里出现，在某些地方出现的几率大，在某些地方出现的几率小，出现几率大的地方就是玻尔理论中的“轨道”。原子核好像被电子云雾笼罩着。 能解释现象 所有原子发光。 本节难点、疑点释疑 原子的能量是指核外电子绕核运动的动能和势能总和，为什么不说成“电子能量” 呢？因为势能属于原子核和核外电子所共有。 对氢原子：据库仑力提供向心力，得Ek=选无穷远为势能 零点，电子在半径为r轨道上运动时的势能EP= 总能： 原子发光（吸收光） 原子从基态（能量最低状态）向激发态跃迁，r增大，电子克服库仑力做功电势能增 大，动能减少，由总能表达式知总量增加，吸收能量（光子）。 原子从激发志向基态跃迁，同理总能减少，以光子的形式放出。原子吸收或辐射能量 不是任意的，而是等于发生跃迁的两能级的能量差。 一个原子可以有许多不同的能量状态和相应的能级，但在某一时刻一个原子不可能既 处于这一状态也处于那一状态。如果有大量的原子，它们之中有的处于这一状态，有的处于那一状态。氢光谱线不是一个氢原子发出的，而是不同的氢原子从不同的能级跃迁到另一些不同能级的结果。 课外阅读 1909年，卢瑟福交给他的学生，青年物理学家马斯登一项简单的任务，要他数一数通 过各种物质薄片