【原創(chuàng)課件】物理：184《玻爾的原子模型》課件（新人教版選修3-5)

1、18.4玻爾的原子模型 1919世紀(jì)末世紀(jì)末2020世紀(jì)初，人類叩開了微觀世界的大世紀(jì)初，人類叩開了微觀世界的大門，物理學(xué)家根據(jù)研究提出了關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的各門，物理學(xué)家根據(jù)研究提出了關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的各種模型，盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型能夠很好的解釋種模型，盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型能夠很好的解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得到了多數(shù)人的支持，但是與經(jīng)典的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得到了多數(shù)人的支持，但是與經(jīng)典的電磁理論發(fā)生了矛盾電磁理論發(fā)生了矛盾著名的著名的 粒子散射實(shí)驗(yàn)粒子散射實(shí)驗(yàn) 按照經(jīng)典物理學(xué)的觀點(diǎn)去推按照經(jīng)典物理學(xué)的觀點(diǎn)去推斷，在軌道上運(yùn)動的電子帶有電斷，在軌道上運(yùn)動的電子帶有電荷，運(yùn)動中要輻射電磁波，電子荷，運(yùn)動中要輻射電磁波，電子

2、損失了能量，其軌道半徑不斷縮損失了能量，其軌道半徑不斷縮小，最終落在原子核上由于電小，最終落在原子核上由于電子軌道的變化是連續(xù)的，輻射電子軌道的變化是連續(xù)的，輻射電磁波的頻率也會連續(xù)變化磁波的頻率也會連續(xù)變化事實(shí)上，原子事實(shí)上，原子是穩(wěn)定的，輻射電是穩(wěn)定的，輻射電磁波的頻率也只是磁波的頻率也只是某些確定的值某些確定的值 人們早在了解原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)之前就已經(jīng)觀人們早在了解原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)之前就已經(jīng)觀察到了氣體光譜，不過那時候無法解釋為什么氣察到了氣體光譜，不過那時候無法解釋為什么氣體光譜只有幾條互不相連的特定譜線體光譜只有幾條互不相連的特定譜線1、圍繞原子核運(yùn)動的電子軌道半、圍繞原子核運(yùn)動的電子軌道半

3、徑只能是某些分立的數(shù)值，這些徑只能是某些分立的數(shù)值，這些現(xiàn)象叫做軌道量子化；現(xiàn)象叫做軌道量子化；2、不同的軌道對應(yīng)著不同的狀態(tài)，、不同的軌道對應(yīng)著不同的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，盡管電子在做變在這些狀態(tài)中，盡管電子在做變速運(yùn)動，卻不輻射能量，因此這速運(yùn)動，卻不輻射能量，因此這些狀態(tài)是穩(wěn)定的；些狀態(tài)是穩(wěn)定的；3、原子在不同的狀態(tài)之中具有不、原子在不同的狀態(tài)之中具有不同的能量，所以原子的能量也是同的能量，所以原子的能量也是量子化的。量子化的。19131913年玻爾提出了自己的原子結(jié)構(gòu)假說年玻爾提出了自己的原子結(jié)構(gòu)假說玻玻爾爾光子的發(fā)射和吸收光子的發(fā)射和吸收 原子也可以從激發(fā)態(tài)向原子也可以從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍

4、遷，電子所受庫侖基態(tài)躍遷，電子所受庫侖力做正功減小電勢能，原力做正功減小電勢能，原子的能量減少要輻射出能子的能量減少要輻射出能量，這一能量以光子的形量，這一能量以光子的形式放出式放出 原子最低能級所對應(yīng)的狀態(tài)叫做基態(tài)，比基原子最低能級所對應(yīng)的狀態(tài)叫做基態(tài)，比基態(tài)能量高的狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)態(tài)能量高的狀態(tài)叫激發(fā)態(tài) 原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷，電子克服庫侖引原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷，電子克服庫侖引力做功增大電勢能，原子的能量增加要吸收能力做功增大電勢能，原子的能量增加要吸收能量量光子的發(fā)射和吸收光子的發(fā)射和吸收 原子在始、末原子在始、末兩個能級兩個能級Em和和En（ EmEn ）間躍）間躍遷時發(fā)射光子的遷時發(fā)射

5、光子的頻率可以由下式頻率可以由下式?jīng)Q定決定：光子的發(fā)射和吸收光子的發(fā)射和吸收nmEEh玻爾從上述假設(shè)出發(fā)，利用庫侖定律和牛頓玻爾從上述假設(shè)出發(fā)，利用庫侖定律和牛頓運(yùn)動定律，計算出了氫的電子可能的軌道半徑運(yùn)動定律，計算出了氫的電子可能的軌道半徑和對應(yīng)的能量和對應(yīng)的能量氫氫原原子子能能級級12rnrn121EnEn3 , 2 , 1n1.電離電離:原子吸收能量使電子脫離原子束縛的現(xiàn)象原子吸收能量使電子脫離原子束縛的現(xiàn)象.2.能級能級:氫原子在各種定態(tài)時的能量值叫做能級氫原子在各種定態(tài)時的能量值叫做能級 3.量子數(shù)量子數(shù)n:按能級由低到高為按能級由低到高為1、2、3n(n為整為整數(shù)數(shù)) 如如:氫原子

6、各能級可表示為氫原子各能級可表示為E1 、 E2 、 E3.En例題：用例題：用13.0eV的電子轟擊基態(tài)的氫原子。的電子轟擊基態(tài)的氫原子。(1)試確定氫原試確定氫原子所能達(dá)到的最高能態(tài)；子所能達(dá)到的最高能態(tài)；(2)氫原子由上述最高能態(tài)躍遷到基氫原子由上述最高能態(tài)躍遷到基態(tài)發(fā)出的光子可能的波長為多少？態(tài)發(fā)出的光子可能的波長為多少？(3)欲使處于基態(tài)的氫原子欲使處于基態(tài)的氫原子電離至少用多大能量的電子轟擊氫原子？電離至少用多大能量的電子轟擊氫原子？解：（解：（1）eVEEn6.00.13121nEEn7 . 46 . 06 .131nEEnn=4（2）可能的躍遷）可能的躍遷n=1n=2n=4n=

7、3eVnEE85. 046 .13221442)(102 . 61063. 61060. 1)4 . 3(85. 014341924HzhEEmc6108 . 432)(106 . 41063. 61060. 1)4 . 3(5 . 114341923HzhEEmc7105 . 6（3 3） 氫原子電離能氫原子電離能eVEEE6 .13)6 .13(01電離所以至少要所以至少要13.6eV13.6eV能量的電子能量的電子結(jié)論：結(jié)論：能較好地解釋氫原子光譜和類氫原子光譜能較好地解釋氫原子光譜和類氫原子光譜玻爾理論成功的解釋并預(yù)言了氫原子輻玻爾理論成功的解釋并預(yù)言了氫原子輻射的電磁波的問題，但是也

8、有它的局限射的電磁波的問題，但是也有它的局限性性在解決核外電子的運(yùn)動時在解決核外電子的運(yùn)動時成功引入了量子化的觀念成功引入了量子化的觀念同時又應(yīng)用了同時又應(yīng)用了“軌軌道道”等經(jīng)典概念和等經(jīng)典概念和有關(guān)牛頓力學(xué)規(guī)律有關(guān)牛頓力學(xué)規(guī)律除了氫原子光譜外，在解決除了氫原子光譜外，在解決其他問題上遇到了很大的困難其他問題上遇到了很大的困難電子在某處單位體積內(nèi)出現(xiàn)的電子在某處單位體積內(nèi)出現(xiàn)的 概率概率電子云電子云達(dá)標(biāo)練習(xí)：1、對玻爾理論的下列說法中，正確的是（、對玻爾理論的下列說法中，正確的是（ ） A、繼承了盧瑟福的原子模型，但對原子能量、繼承了盧瑟福的原子模型，但對原子能量和電子軌道引入了量子化假設(shè)和電

9、子軌道引入了量子化假設(shè) B、對經(jīng)典電磁理論中關(guān)于、對經(jīng)典電磁理論中關(guān)于“做加速運(yùn)動的電做加速運(yùn)動的電荷要輻射電磁波荷要輻射電磁波”的觀點(diǎn)提出了異議的觀點(diǎn)提出了異議 C、用能量轉(zhuǎn)化與守恒建立了原子發(fā)光頻率與、用能量轉(zhuǎn)化與守恒建立了原子發(fā)光頻率與原子能量變化之間的定量關(guān)系原子能量變化之間的定量關(guān)系 D、玻爾的兩個公式是在他的理論基礎(chǔ)上利用、玻爾的兩個公式是在他的理論基礎(chǔ)上利用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計算出來的經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計算出來的ABCD2、下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不正確的說法、下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不正確的說法是（是（ ） A、原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(tài)中，每、原子只能處于一系

10、列不連續(xù)的狀態(tài)中，每個狀態(tài)都對應(yīng)一定的能量個狀態(tài)都對應(yīng)一定的能量 B、原子中，雖然核外電子不斷做加速運(yùn)動，、原子中，雖然核外電子不斷做加速運(yùn)動，但只要能量狀態(tài)不改變，就會向外輻射能量但只要能量狀態(tài)不改變，就會向外輻射能量 C、原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，一、原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，一定要輻射一定頻率的光子定要輻射一定頻率的光子 D、原子的每一個能量狀態(tài)都對應(yīng)一個電子軌、原子的每一個能量狀態(tài)都對應(yīng)一個電子軌道，并且這些軌道是不連續(xù)的道，并且這些軌道是不連續(xù)的B3、根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù)、根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù)N越大，則下列越大，則下列說法中正確的是（說法中正確的是

11、（ ）A、電子軌道半徑越大、電子軌道半徑越大 B、核外電子的速率越大、核外電子的速率越大C、氫原子能級的能量越大、氫原子能級的能量越大 D、核外電子的電勢能越、核外電子的電勢能越大大4、根據(jù)玻爾的原子理論，原子中電子繞核運(yùn)動的半徑、根據(jù)玻爾的原子理論，原子中電子繞核運(yùn)動的半徑（ ）A、可以取任意值、可以取任意值 B、可以在某一范圍內(nèi)取任意值、可以在某一范圍內(nèi)取任意值C、可以取一系列不連續(xù)的任意值、可以取一系列不連續(xù)的任意值D、是一系列不連續(xù)的特定值、是一系列不連續(xù)的特定值DACD5 5、按照玻爾理論，一個氫原子中的電子從、按照玻爾理論，一個氫原子中的電子從一半徑為一半徑為r ra a的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到一的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到一半徑為半徑為r r