江苏省高邮市界首中学高中物理《2.4波尔的原子模型》知识点 新人教版选修35.doc

江苏省高邮市界首中学高二物理2.4波尔的原子模型知识点 新人教版选修3-5 （一）玻尔的原子理论的基本假设： 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en）跃迁到另一种定态（设能量为em）时，它辐射（或吸收）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（h为普朗克恒量）（本假设针对线状谱提出）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）说明：（1）原子各定态的能量值为电子绕核运动的动能和电势能的代数和。当取无穷远处电势能为零时，各定态的电势能均为负值， （2）原子的跃迁条件只适用于光子和原子作用而使原子在各定态之间跃迁的情况。 对下述两种情况，则不受此条件限制： a、当光子与原子作用而使氢原子电离，产生离子和自由电子。氢原子电离所产生的自由电子的动能等于入射光子的能量减去电离能。 b、实物粒子和原子作用而使原子激发或电离，是通过实物粒子和原子碰撞来实现的。在碰撞过程中，实物粒子的动能可以全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两个能级差值，就可以使原子受激发而跃迁到较高的能级。 当入射粒子的动能大于原子在某能级的电离能时，也可以使原子电离。 （二）能级： 1、能级：原子在各个定态时的能量值，称为原子的能级。 2、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的定态，称为基态。 3、激发态：原子吸收能量后从基态跃迁到较高能级，这时电子在离核较远的轨道上运动的定态，称为激发态。 4、氢原子能级： 原子各能级的关系：（n=1、2、3、） 基态能量： 轨道半径的关系： （） 5、能级图： 玻尔理论对氢光谱的解释：（1） 由于电子的轨道半径不同，氢原子的能级不连续，这种现象叫能量量子化。（2） 原子从基态跃迁到激发态要吸收能量，而从激发态跃迁到基态则以光子的形式向外放出能量。无论是吸收能量还是放出能量应等于原子发生跃迁这两个能级间的能量差。分析：氢原子的电子从能量较高的轨道n跃迁到能量较低的轨道2时，辐射出的光子能量应为 所以 由于 即 与巴耳末公式比较得知计算出r的值与实验值符合得很好。 同样，玻尔理论也能很好地解释甚至预言氢原子的其他谱线。 说明：n=1对应于基态，n=对应与原子电离 （三）弗兰克赫兹实验： 目的：证明原子能量的量子化现象 方法：使加速的电子通过压强很低的汞蒸气，与汞原子发生碰撞，测量电子与汞原子碰撞中损失的能量，就可以确定汞原子获得的能量。 结果：当加速电场的电压达到4.9v或4.9v的整数倍时,a极电流大幅下降。附：夫兰克-赫兹实验玻璃容器充以需测量的气体，本实验用的是汞。电子由阴级k发出，k与栅极g之间有加速电场，g与接收极a之间有减速电场。当电子在kg空间经过加速、碰撞后，进入kg空间时，能量足以冲过减速电场，就成为电流计的电流。（四）玻尔模型的局限性： 玻尔理论虽然把量子理论引入原子领域，提出定态和跃迁概念，成功解释了氢原子光谱，但对多电子原子