2.3玻尔的原子模型第一课时.ppt

2.3 波尔的原子模型 回顾复习：原子结构的探究过程 电子是原子的组成部分，原子是中性的， 那么原子的模型是怎样的？ 这个模型是完美的吗？ 1. α 粒子的大角度散射现象。 它就是原子结构的最后真相吗？ 2. 电子容易穿过铝原子。 卢瑟福 汤姆孙 核式结构模型 原子中心有一个很小的核 - 原子核 枣糕模型 全部正电荷和质量都集中在原子核 原子带正电的部分应均匀分布 带负电的电子在核外空间绕着核旋转。 在整个原子中，很小很轻的电 子镶嵌在球体的某些固定位置 ？ 一、波尔原子模型 卢瑟福模型的两大困难 （ 1 ）原子的稳定性 由经典电磁学理论可知，当电子围绕原子核做变速运动 时，原子会发射电磁波，电子的能量就会减少，因此电 子会逐渐做向心运动，最终坠毁在原子核处； 实际： 原子结构十分稳定 ，电子并未出现坠毁现象！ 一、波尔原子模型 卢瑟福模型的两大困难 （ 2 ）频率的不连续性 电子围绕原子核做变速运动时辐射的 电磁波频率 等于其 电子做圆周运动的频率，且此频率由其 圆周运动的半径 唯一决定 。因此由于电子逐渐靠近原子核，辐射的电磁 波频率会逐渐变化，并且应为连续变化。 实际：各种原子的光谱都是 不连续 的！ 一、波尔原子模型 —— 量子化的原子模型 1. 定态假设 原子只能处于一系列 能量不连续 的状态中。在这些状态中原子是 稳定 的，电子虽然做变速运动，但并不向外辐射能量，这些状态 叫做 定态 。电子绕原子核做圆周运动，只能处在一些分立的轨道 上，它只能在这些轨道上绕核转动而不产生电磁辐射。 定态 一、波尔原子模型 —— 量子化的原子模型 2. 跃迁假设 原子从一种定态跃迁到另一定态时，吸收（或辐射）一定频率的光 子能量 h υ 。原子从定态 E 2 跃迁到定态 E 1 辐射的光子能量为 其中 h 为普朗克常量， h=6.63 × 10 -34 J ? s h ? ? E 2 ? E 1 E 1 发射光子 吸收光子 E 2 一、波尔原子模型 —— 量子化的原子模型 3. 量子假设（不连续假设） 原子的不同能量状态对应于电子的不同运动轨道，原子的能量状态是不 连续的，电子不能在任意半径的轨道上运动。轨道半径 r 跟电子动量 mv 的乘积满足下式 这些轨道才是可能的。其中， n 称为量子数。 二、氢原子的能级结构 根据玻尔理论，可以计算出电子的各条可能轨道半径和电子在各条轨 道上运动时的能量公式： 由牛顿定律 v ke ? m 2 r n r n 2 2 n h 由量子化条件 m v n r n ? n 2 π n h 2 r n ? ? n r 1 2 2 4 π ? m e 2 2 e 1 2 ? k m e E 1 2 E n ? -k ? m v ? ? ? ? 2 2 2 r 2 n h n 2 2 2 4 二、氢原子的能级结构 E 1 能量： E n ? 2 , ( n ? 1 , 2 , 3 ......) 带入电子质量后，可得： n E 1 = — 13.6 eV ， 2 r n ? n r 1 , ( n ? 1 , 2 , 3 ......) 轨道半径： -10 式中 ，E ? ? 13 . 6 ev , r ? 0 . 53 ? 10 m 1 1 式中 r 、 E 分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在 1 1 特别的，对于氢原子， r 1 =0.53 × 10 m ? 10 这条轨道上运动时的能量， r n 、 E n 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=1 n=3 E 1 E 3 二、氢原子的能级结构 1 、能级：氢原子的各个定态的能量值，叫它的 能级 。 n=1 n=3 E 1 E 3 2 、基态：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 。 不同的能量，发射的光频率也不同，我们就能观察到不同颜色的光。 E 1 13 . 6 E n ? ? 2 ? ? 2 n n h ? ? E i ? E f 试求：当氢原子从 n=3 能级跃迁到 n=1 能级时，辐射的光子 能量、频率和波长。