高中物理 第十八章 4 玻爾的原子模型課件 粵教選修35

1、2021/8/11 星期三14玻爾的原子模型2021/8/11 星期三2基本假設(shè)內(nèi)容軌道量子化與定態(tài)軌道量子化電子在庫侖力作用下繞原子核做圓周運(yùn)動，電子繞原子核旋轉(zhuǎn)的半徑不是任意的，只有當(dāng)半徑的大小符合一定條件時(shí)軌道才是可能的，電子在這些軌道上繞核運(yùn)轉(zhuǎn)不向外輻射能量能量量子化電子在不同軌道上運(yùn)動，原子處于不同的狀態(tài)，對應(yīng)不同的能量，原子的能量也是量子化的知識點(diǎn) 1 玻爾原子理論的基本假設(shè)2021/8/11 星期三3軌道量子化與定態(tài)幾個(gè)概念能級量子化的能量值定態(tài)原子中具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)基態(tài)能量最低的狀態(tài)激發(fā)態(tài)除基態(tài)外的其他狀態(tài)頻率條件原子發(fā)光的解釋當(dāng)電子從能量較高定態(tài)軌道(能量為 Em)躍遷

2、到能量較低的定態(tài)軌道(能量為 En)會輻射出能量為 h的光子輻射關(guān)系hEmEn 稱為頻率條件原子吸收光子處于低能量狀態(tài)的原子吸收光子后躍遷到高能量狀態(tài)，光子能量應(yīng)恰好等于 EmEn2021/8/11 星期三4知識點(diǎn) 2 玻爾理論1原子從高能級向低能級躍遷時(shí)放出的光子能量等于前后兩個(gè)能級之差由于原子的能級是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線2由于不同的原子具有不同的結(jié)構(gòu)，能級各不相同，因此輻射(或吸收)的光子頻率也不相同，這就是不同元素的原子具有不同的特征譜線的原因2021/8/11 星期三5知識點(diǎn) 3 玻爾理論對氫光譜的解釋1玻爾理論對巴耳末公式的解釋

3、h=Em-En根據(jù)頻率條件，輻射的光子的能量_，巴耳末公式之后所處的定態(tài)軌道的量子數(shù) n 和 2.因此，巴耳未公式代表的應(yīng)該是電子從量子數(shù)分別為 n3,4，5，的能級向量子數(shù)n2 的能級躍遷時(shí)發(fā)出的光譜線因此根據(jù)玻爾理論可以推導(dǎo)出巴耳末公式，并從理論上計(jì)算出里德伯常量 R 的值所得結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值符合得很好2021/8/11 星期三6同樣，玻爾理論也能很好地解釋甚至預(yù)言氫原子的其他譜代表的應(yīng)該是電子從量子數(shù)分別為 n2,3,4，的能級向基態(tài)躍遷時(shí)發(fā)出的光譜線2.解釋稀薄氣體導(dǎo)電時(shí)的輝光導(dǎo)電現(xiàn)象通常情況下，原子處于基態(tài)，基態(tài)是最穩(wěn)定的氣體導(dǎo)電管中的原子受到高速運(yùn)動的電子的撞擊，有可能躍遷到激發(fā)態(tài)，處

4、于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，會自發(fā)地向能量較低的能級躍遷，最終回到基態(tài)，放出光子，形成_輝光現(xiàn)象2021/8/11 星期三73.解釋原子的特征譜線原子從高能級向低能級躍遷時(shí)放出的光子的能量等于前后兩個(gè)能級之差由于原子的能級是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的、因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線由于不同的原子具有不同的結(jié)構(gòu)，能級各不相同，因此輻射(或吸收)的光子頻率也不相同，這就是不同元素的原子具有不同的特征譜線的原因2021/8/11 星期三8知識點(diǎn) 4 玻爾理論的成就和局限性1.玻爾理論的成就：將量子觀念引入了原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律2.玻爾理論的局限

5、性：無法解釋稍微復(fù)雜的原子的光譜現(xiàn)象，它的不足之處在于保留了經(jīng)典粒子的觀念，把電子的運(yùn)動仍然看做經(jīng)典力學(xué)描述下的軌道運(yùn)動3.實(shí)際上，原子中電子的運(yùn)動并沒有確定的軌道，而是可以出現(xiàn)在原子內(nèi)的核外整個(gè)空間，只是在不同地方出現(xiàn)的概率不同當(dāng)原子處在不同的能量狀態(tài)時(shí)，電子在各處出現(xiàn)的概率是不一樣的2021/8/11 星期三9用疏密不同的點(diǎn)表示電子在各個(gè)位置出現(xiàn)的概率，畫出圖來，就像云霧一樣，可以形象地稱為電子云圖 1841 甲是氫原子處于 n1 的能級時(shí)的電子云；當(dāng)氫原子處于 n2 的能級時(shí)，它有幾個(gè)可能的狀態(tài)，圖乙畫的是其中一個(gè)狀態(tài)的電子云對于氫原子，計(jì)算表明，玻爾理論中的電子軌道正是電子出現(xiàn)概率最大

6、的地方圖 18412021/8/11 星期三10知識點(diǎn) 5 弗蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)1如果原子的能級是分立的，那么用碰撞的方式使原子吸收的能量，即其他粒子轉(zhuǎn)移給原子的能量，也應(yīng)該是量子化的2.1914 年，弗蘭克和赫茲采用電子轟擊汞原子，發(fā)現(xiàn)電子損失的能量，也就是汞原子吸收的能量，是分立的，從而證明汞原子的能量是量子化的2021/8/11 星期三11知識點(diǎn) 6 原子躍遷條件與規(guī)律hEmEn頻率條件_只適應(yīng)于光子和原子作用而使原子在各定態(tài)之間躍遷的情況，對于光子和原子作用而使原子電離的情況，則不受此條件的限制這是因?yàn)?，原子一旦電離，原子結(jié)構(gòu)即被破壞，因而不再遵守有關(guān)原子結(jié)構(gòu)的理論如_，只要大于或等于 13

7、.6 eV 的光子都能被基態(tài)的氫原子吸收而發(fā)生電離，只不過入射光子的能量越大，原子電離后產(chǎn)生的自由電子的動能越大至于實(shí)物粒子和原子碰撞的情況，由于實(shí)物粒子的動能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的動能大于或等于原子某兩定態(tài)能量之差，也可使原子受激發(fā)而向較高能級躍遷基態(tài)氫原子的電離能為 13.6 eV2021/8/11 星期三12【例題】根據(jù)玻爾理論，下列關(guān)于氫原子的論述正確的是()2021/8/11 星期三13解析：選 C.原子由能量為 En 的定態(tài)向低能級躍遷時(shí)，輻射的光子能量等于能級差，故 A 錯(cuò)；電子沿某一軌道統(tǒng)核運(yùn)動，處于某一定態(tài)，不向外輻射能量，故 B 錯(cuò)；電子由半徑大的軌道

8、躍遷到半徑小的軌道，能級降低，因而要輻射某一頻率的光子，故 C 正確；原子吸收光子后能量增加，能級升高，故 D 錯(cuò)答案：C2021/8/11 星期三141氫原子放出一個(gè)光子后電子由外軌道躍遷到內(nèi)軌道，根據(jù)玻爾理論，氫原子的()BA核外電子的電勢能增大B核外電子的動能增大C核外電子的轉(zhuǎn)動周期變大D氫原子的能量增大2021/8/11 星期三15題型 1玻爾理論【例題】關(guān)于玻爾的原子模型理論，下面說法正確的是()A原子可以處于連續(xù)的能量狀態(tài)中B原子的能量狀態(tài)不是連續(xù)的C原子中的核外電子繞核做加速運(yùn)動一定向外輻射能量D原子中的電子繞核運(yùn)動的軌道半徑是連續(xù)的2021/8/11 星期三16解析：玻爾依據(jù)經(jīng)

9、典物理在原子結(jié)構(gòu)問題上遇到的困難，引入量子化觀念建立了新的原子模型理論，主要內(nèi)容為：電子軌道是量子化的，原子的能量是量子化的，處在定態(tài)的原子不向外輻射能量，解決了原子遇到的問題，由此可知 B 正確答案：B2021/8/11 星期三171下列不是玻爾在他提出的原子模型中所做的假設(shè)有( )A原子處在具有一定能量的定態(tài)中，雖然電子做加速運(yùn)動，但不向外輻射能量B原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運(yùn)動相對應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的C電子從一個(gè)軌道躍遷到另一個(gè)軌道時(shí)，輻射(或吸收)一定頻率的光子D電子躍遷時(shí)輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運(yùn)動的頻率2021/8/11 星期三18解析：A

10、、B、C 三項(xiàng)都是玻爾提出來的假設(shè)，其核心是原子定態(tài)概念的引入與能級躍遷學(xué)說的提出，也就是“量子化”概念，原子的不同能量狀態(tài)與電子繞核運(yùn)動不同的圓軌道相對應(yīng)，是經(jīng)典理論與量子化概念的結(jié)合電子躍遷輻射的能量為答案：D2021/8/11 星期三19題型 2能級躍遷)【例題】對于基態(tài)氫原子，下列說法中不正確的是(A它能吸收 10.2 eV 的光子B它能吸收 11 eV 的光子C它能吸收 14 eV 的光子D它能吸收具有 11 eV 動能的電子的部分能量2021/8/11 星期三20解析：10.2 eV 剛好是氫原子n1 和 n2 兩能級能量之差，而 11 eV 則不是氫原子基態(tài)和任一激發(fā)態(tài)間的能量之

11、差，因而A 正確，B 錯(cuò)誤基態(tài)氫原子能吸收 14 eV 的光子而被電離，且電離后的自由電子獲得 0.4 eV 的動能，故 C 正確基態(tài)氫原子也能吸收具有 11 eV 動能的電子一部分動能(10.2 eV)而躍遷到 n2 的定態(tài)，使與之作用的電子剩余 0.8 eV 的動能，可見應(yīng)選 B.答案：B2021/8/11 星期三21規(guī)律總結(jié)：氫原子與光子和實(shí)物粒子的作用是不同的對于能量小于氫原子電離能(13.6 eV)的光子，只有其能量剛好能使氫原子向某高能級躍遷的光子才能被基態(tài)氫原子吸收，否則不能吸收；對于能量等于或大于氫原子電離能的光子，則能被基態(tài)氫原子吸收而使氫原子電離，多余的能量變?yōu)樽杂呻娮拥膭幽?；對于?shí)物粒子，只要其動能滿足使氫原子向高能級躍遷，便能被氫原子吸收全部或部分動能而使氫原子向高能級躍遷，多余的能量仍為實(shí)物粒子的動能總之，氫原子只能吸收整個(gè)光子，但是卻能吸收實(shí)物粒子的部分動能2021/8/11 星期三222(2011 年深圳一模)已知金屬鉀的逸出功為 2.22 eV，氫原子的能級如圖 1842 所示，一