18-4玻尔的原子模型.ppt

物理选修3-5 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（ EmEn ）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 －－－－－－－－－－－－－－－－－ １ ２ ３ ４ ５ -13.6 -3.4 -1.51 -0.85 -0.54 0 eV 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 -13.6 eV -3.40 eV -1.51 eV -0.85 eV -0.54 eV 0 n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=? 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：ΔE=hv，λ=c/v 又ΔEδ =1.89eV= 3.03 ×10-19J 所以， λ δ=hc/ ΔEδ = 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 Hδ Hγ Hβ Hα 二.玻尔理论对氢光谱的解释 Hδ Hγ Hβ Hα 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ｎ＝４的激发态，当向低能级跃迁时辐射出