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18.4 波尔的原子模型

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1、第十八章原子结构第四节玻尔的原子模型,人教版选修3-5,经典理论的困难,核外电子绕核运动,事实上：原子是稳定的,辐射电磁波频率只是某些确定值,历史回顾,在普朗克关于黑体辐射的量子论和爱因斯坦关于光子概念的启发下，波尔于1913年把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统，提出了自己的原子结构假说。,卢瑟福的核式结构模型正确地指出了原子核的存在，很好地解释了散射实验。但是，经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征。,1、轨道假设：原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做圆周运动，服从经典力学的规律。,一、玻尔原子理论的基本假设,但是，电子轨道半径不是任意的，只有当半径大小符合一定条件时，这样的轨道才是可能的。即电子的轨道是量子化的。电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射。,2、能级假设：当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同状态,具有不同能量，所以原子能量也是量子化的。,一、玻尔原子理论的基本假设,氢原子在基态（第一能级）的能量：,这些量子化的能量值叫能级；原子中这些具有确定能量的稳定状态叫定态。,能量最低的状态叫基态，其他状态叫激发态。,

2、3、跃迁假设：当电子从能量较高的定态轨道（设能量为Em）跃迁到能量较低的定态轨道（设能量为En，mn）时，它辐射出一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即,一、玻尔原子理论的基本假设,反之，当电子吸收光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态，吸收的光子的能量同样由两种定态的能量差决定。,(频率条件或辐射条件),氢原子的轨道及对应的能级,n：电子脱离核束缚,氢原子能级图,轨道半径：,能量：,（n=1,2,3),式中r1 =0.5310-10m 、E1=-13.6ev,二、玻尔理论对氢光谱的解释,氢原子中电子的可能轨道半径和相应的能量,频率条件,玻尔的原子模型,n=6,n=5,n=4,n=1,n=3,n=2,根据：E=hv，=c/v 又E =1.89eV= 3.03 10-19J 所以， =hc/ E = 6.6310-34 3.0 10-8 / 3.03 10-19J = 6.57 10-7(m),（巴尔末系）,H,H,H,H,H,H,H,H,巴尔末系氢吸收光谱,-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

3、系,帕邢系,布喇开系,普丰德系,氢原子的能级图,大量氢原子处于n=4激发态,1、会辐射出几种频率的光？,2、其中波长最短的是在哪两个能级之间跃迁时发出的？,光子的能量必须等于能级差,6种,波长最短，频率最大，故在41之间跃迁时发出的,电离：（完全脱离原子核束缚）,电离后电子剩余动能为：,注意：En为负值,思考:分别能量为2eV、10eV的光子照射处于n=2激发态的氢原子，结果如何？,使原子电离,2eV跃迁，10eV电离,实物粒子使原子跃迁,实物粒子和原子碰撞的情况，由于实物粒子的动能可全部或部分地为原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，也可使原子受激发而向较高能级跃迁。,知识拓展：,玻尔理论解决了原子的稳定性和辐射的频率条件问题，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“粒子、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,三、玻尔模型的局限性,氦原子光谱,波尔理论还没有完全解释微观粒子运动的规律。,电子是一种微观粒子，在原子如此小的空间（直径约10m）内作高速（接近光速310ms）

4、运动，核外电子的运动与宏观物体运动不同，没有确定的方向和轨迹，只能用电子云描述它在原子核外空间某处出现机会（几率）的大小。,电子云是近代对电子用统计的方法，在核外空间分布方式的形象描绘，它的区别在于行星轨道式模型。,达标练习：,ABC,2、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（） A、可以取任意值 B、可以在某一范围内取任意值 C、可以取一系列不连续的任意值 D、是一系列不连续的特定值,D,3、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上，已知rarb，则在此过程中（） A、原子要发出一系列频率的光子 B、原子要吸收一系列频率的光子 C、原子要发出某一频率的光子 D、原子要吸收某一频率的光子,C,4、根据玻尔理论，氢原子中，量子数n越大，则下列说法中正确的是（） A、电子轨道半径越大 B、核外电子的速率越大 C、氢原子能级的能量越大 D、核外电子的电势能越大,ACD,5、如图所示是某原子的能级图,a、b、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光. 在下列该原子光谱的各选项中,谱线从左向右的波长依次增大,则正确的是 _.,C,三种光的频率，波长满足什么关系？,一、玻尔原子理论的基本假设,1、轨道假设：,2、能级假设：,3、跃迁假设：,二、玻尔理论对氢光谱的解释,三、玻尔模型的局限性,小结,

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