高中物理 第18章 原子结构 第4节 玻尔的原子模型课件 新人教版选修

成才之路 物理 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修3 5 原子结构 第十八章 第四节玻尔的原子模型 第十八章 霓虹灯发出的光 线条结构丰富 色彩鲜艳 绚丽多姿 形状 色彩变幻莫测 令人赏心悦目 一幅幅流动的画面 似天上彩虹 象人间银河 更酷似一个梦幻世界 使人难以忘怀 霓虹灯是一种增添节日欢快气氛和进行广告宣传的最佳光源 霓虹灯的亮 美 动特点 在各类新型光源中独领风骚 同学们 你们知道霓虹灯的发光原理吗 1 轨道假设轨道量子化 原子中的电子在 的作用下 绕原子核做圆周运动 电子运动轨道的 不是任意的 而是 化的 电子在这些轨道上绕核的转动是 的 不产生 辐射 玻尔原子理论的基本假设 库仑力 半径 量子 稳定 电磁 2 定态假设 1 定态 当电子在不同的轨道上运动时 原子处于不同的 原子在不同的 中具有不同的能量 因此 原子的能量是 化的 这些 化的能量值叫做 原子中这些具有确定能量的稳定状态 称为 2 基态 能量最 的状态叫做基态 3 激发态 基态 的能量状态叫做激发态 状态 状态 量子 量子 能级 定态 低 之外 3 跃迁假设电子从能量 的定态轨道跃迁到能量 的定态轨道时 会向外辐射能量 辐射的能量是 的 光子的能量由两个能级的 决定 h Em En这个式子称为频率条件 也叫辐射条件 式中的h为普朗克常量 为光子的 较高 较低 一份一份 能量差 频率 1 氢原子的能级图 玻尔理论对氢光谱的解释 2 解释巴耳末公式 1 按照玻尔理论 原子从高能级 如从E3 跃迁到低能级 如到E2 时辐射的光子的能量为h 2 巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和之后所处的 的量子数n和2 并且理论上的计算和实验测量的 符合得很好 3 解释气体导电发光通常情况下 原子处于基态 基态是最稳定的 原子受到电子的撞击 有可能向上跃迁到 处于激发态的原子是 的 会自发地向能量较低的能级跃迁 放出 最终回到基态 E3 E2 定态轨道 里德伯常量 激发态 不稳定 光子 4 解释氢原子光谱的不连续性原子从较高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等于前后 由于原子的能级是 的 所以放出的光子的能量也是 的 因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线 5 解释不同原子具有不同的特征谱线不同的原子具有不同的结构 各不相同 因此辐射 或吸收 的 也不相同 两能级差 分立 分立 能级 光子频率 1 玻尔理论的成功之处玻尔理论第一次将 引入原子领域 提出了 和 的概念 成功解释了 光谱的实验规律 2 玻尔理论的局限性过多地保留了 理论 即保留 的观念 把电子的运动看做经典力学描述下的 运动 玻尔理论的局限性 量子观念 定态 跃迁 氢原子 经典 经典粒子 轨道 3 电子云原子中的电子 确定的坐标值 我们只能描述电子在某个位置出现 的多少 把电子这种 分布用疏密不同的点表示时 这种图象就像云雾一样分布在原子核周围 故称电子云 没有 概率 概率 一 玻尔原子模型1 轨道量子化 1 轨道半径只能是一些不连续的 某些分立的数值 2 轨道半径公式 rn n2r1 式中n称为量子数 对应不同的轨道 只能取正整数 氢原子的最小轨道半径r1 0 53 10 10m 答案 在原子内部 电子绕核运动并没有固定的轨道只不过当原子处于不同的定态时 电子出现在rn n2r1处的几率大 二 氢原子跃迁的规律1 能级图的理解 1 能级图中n称为量子数 E1代表氢原子的基态能量 即量子数n 1时对应的能量 其值为 13 6eV En代表电子在第n个轨道上运动时的能量 2 作能级图时 能级横线间的距离和相应的能级差相对应 能级差越大 间隔越宽 所以量子数越大 能级越密 竖直线的箭头表示原子跃迁方向 长度表示辐射光子能量的大小 n 1是原子的基态 n 是原子电离时对应的状态 3 氢原子从高能级向n 1 2 3的能级跃迁时发出的光谱线分别属于赖曼系 巴耳末系和帕邢系 如图 4 使原子能级跃迁的两种粒子 光子与实物粒子 1 原子从低能级向高能级跃迁 吸收一定能量的光子 当一个光子的能量满足h E末 E初时 才能被某一个原子吸收 使原子从低能级E初向高能级E末跃迁 而当光子能量h 大于或小于E末 E初时都不能被原子吸收 2 原子还可吸收外来实物粒子 例如自由电子 的能量而被激发 由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收 所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值 E En Ek 就可使原子发生能级跃迁 3 当光子能量大于或等于13 6eV时 也可以被氢原子吸收 使氢原子电离 当氢原子吸收的光子能量大于13 6eV时 氢原子电离后 电子具有一定的初动能 3 当电子的轨道半径增大时 库仑引力做负功 原子的电势能增大 反之电势能减小 电子在可能的轨道上绕核运动时 r增大 则Ek减小 Ep增大 E增大 反之 r减小 则Ek增大 Ep减小 E减小 与卫星绕地球运行相似 答案 B 对玻尔理论的理解 C 电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时 辐射 或吸收 一定频率的光子D 电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率解析 A B C三项都是玻尔提出来的假设 其核心是原子定态概念的引入与能级跃迁学说的提出 也就是 量子化 的概念 原子的不同能量状态与电子绕核运动时不同的圆轨道相对应 是经典理论与量子化概念的结合 电子跃迁时辐射的光子的频率与能级差有关 与电子绕核做圆周运动的频率无关 故D错误 A B C正确 答案 ABC 点评 应注意电子绕核做圆周运动时 不向外辐射能量 原子辐射的能量与电子绕核运动无关 解析 按照经典物理学的观点 电子绕核运动有加速度 一定会向外辐射电磁波 很短时间内电子的能量就会消失 与客观事实相矛盾 由玻尔假设可知选项A C错 B正确 原子轨道半径越大 原子能量越大 选项D正确 氢原子的跃迁 解析 解答本题可按以下思路分析 C 由n 4能级跃迁到n 1能级产生的光最容易发生衍射现象D 用n 2能级跃迁到n 1能级辐射出的光照射逸出功为6 34eV的金属铂能发生光电效应答案 D 综合应用 A 图甲 普朗克通过研究黑体辐射提出能量子的概念 成为量子力学的奠基人之一B 图乙 玻尔理论指出氢原子能级是分立的 所以原子发射光子的频率是不连续的 C 图丙 卢瑟福通过分析 粒子散射实验结果 提出了原子的核式结构模型D