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湖北省咸宁市鄂南高级中学高二物理 优质预习全案 原子的核式 结构模型与经典电磁理论的矛盾（A班）新人教版 玻尔的原子模型 1．玻尔的原子理论 （1）能级（定态）假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，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。（本假 设是针对原子稳定性提出的）（2 ）跃迁假设：原子从一种定态（设能量为E ）跃迁到另 n 一种定态（设能量为 E ）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两 m  种定态的能量差决定，即 h E E （h为普朗克恒量）（本假设针对线状谱提出） m n （3 ）轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟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的分布也是不连续的。（针对原子 核式模型提出，是能级假设的补充）2.玻尔根据经典电磁理论和牛顿力学计算出氢原子 的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（包括动能和势能）公式： 2 轨道半径：r n r n=1，2，3…… n 1 -10 r 代表第一条（离核最近的一条）可能轨道的半径 r=0.53 ×10 m 1 1 -10 -10 n=2 时，r=2.12 ×10 m ；n=3 时，r=4.77 ×10 m ；…… 2 3 1 能量： E  E n=1，2，3…… n n2 1 E =-13.6eV ； E =-3.4eV ； E =-1.51eV……… 1 2 3 式中 r 、E 、分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道 1 1 的半径和电子在这条轨道上运动时的能量，r 、E 分别代 n n 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。3 ．氢原子的能级图 计算能量时取离核无限远处的电势能为零，电子带负电，在正电荷的场中为负值， 电子的动能为电势能绝对值的一半，总能量为负值。 氢原子的能级图如图所示。 4．玻尔理论对氢光谱的解释 （1）基态和激发态 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。 激发态：原子处于较高能级时，电子在离核较远的轨道上运动，这种 定态，叫激发态。 （2）原子发光：原子从基态向激发态跃迁的过程是吸收能量的过程。 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，吸收或辐射的能量恰等于发生跃迁 的两能级之差。 说明：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（用加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能 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）。 5．关于夫兰克—赫兹实验： （1）实验原理： 改进的夫兰克-赫兹管的基本结构如下图所示。电子由阴极 K发出，