高中物理 第4节 玻尔的原子模型课件 新人教版选修35.ppt

第十八章原子结构第4节玻尔的原子模型 栏目链接 对玻尔理论的评价玻尔的理论发表后 由于观点特别新颖 以致当时不少物理学家难以接受 例如 瑞利曾认为这篇文章 对我没有用 斯特恩 1888 1969年 1943年诺贝尔物理学奖获得者 尽管后来对玻尔思想的发展做出了很多贡献 也曾说过 假如玻尔的理论碰巧是对的话 我们将退出物理学界 栏目链接 玻尔用他的原子模型十分成功地用一个公式解释了氢原子的光谱线 不仅与已发现的巴尔末系 帕邢系符合得很好 还预言了一些氢的谱线 后来果然被莱曼发现了 此外 美国天文物理学家匹克林 1846 1919年 曾于1897年在研究星体光谱和日冕光谱时发现了一些谱线 1912年 英国曼彻斯特大学的福勒 1868 1940年 在充有氢氦混合物的放电管里也得到一些谱线 他俩都把这些谱线说成是氢谱线 但玻尔根据自己的理论 认为应属于氦离子的 这在当时是一种出人意料之外的新观点 栏目链接 1913年9月 经福勒的助手伊万斯所做的实验证实 玻尔的说法是正确的 这使玻尔的理论经受了一次考验 并在整个物理界取得了 轰动性的效果 按照希维思的记述 当爱因斯坦听到这个消息时 他的大眼睛显得越发大了 他告诉我 那么 这是最伟大的发现之一 1914年 玻尔的定态能级理论就为德国物理学家弗兰克 1882 1964年 和赫兹 1887 1975年 发现电磁波的赫兹是他的叔父 用实验证实 为此 他们两人获得了1925年度诺贝尔物理学奖 栏目链接 栏目链接 1 玻尔原子理论的基本假设 1 电子的轨道量子化 玻尔认为 原子中电子在 的作用下 绕原子核做圆周运动 但电子运行轨道的半径不是 只有当半径大小符合一定条件时 这样轨道才是可能的 电子在轨道上绕核的转动是 不产生 栏目链接 库仑引力 任意的 稳定的 电磁辐射 2 原子的能量量子化 当电子在不同的轨道上运动时 原子处于不同的状态中 具有不同的能量 这些量子化的能量值叫作 原子中这些具有确定能量的稳定状态 称为 能量最低的状态叫作 其他的状态叫作 栏目链接 能级 定态 基态 激发态 3 电磁辐射的频率条件 电子从能量较高的定态轨道 em 跃迁到能量较低的定态轨道en m n 时 会 能量为h 的光子 h 反之 电子从较低的能量态 en 跃迁到较高的能量态 em 时 会 能量为h 的光子 光子的h 原子处于 是最稳定的 当原子处于n 4的能级上时 将可能产生 种频率的光子 栏目链接 放出 em en 吸收 em en 基态 6 2 弗兰克赫兹实验 弗兰克赫兹实验采用 轰击 发现电子损失的能量 也就是汞原子吸收的能量 是分立的 从而证明汞原子的能量确实是 3 玻尔模型的局限性 当原子处于不同的状态时 电子在各处出现的概率是不一样的 如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率 画出图来 就像云雾一样 可以形象地称作 栏目链接 电子 汞原子 量子化的 电子云 栏目链接 1玻尔原子理论的基本假设 栏目链接 1 轨道量子化与定态 1 轨道量子化 玻尔认为在库仑力作用下 原子中的电子围绕原子核做匀速圆周运动 服从经典力学规律 但是电子的轨道半径不是任意的 只能是某些分立值 这种现象叫作轨道量子化 不同的轨道对应不同的状态 在这些状态中 尽管电子在做变速运动 却不辐射电磁波 因此这些状态是稳定的 栏目链接 轨道半径rn n2r1 n 1 2 轨道最小半径r1 0 53 10 10m 2 能量量子化与定态 当电子在不同的轨道上运动时 原子处于不同的状态 原子在不同的状态中具有不同的能量 所以原子的能量也是量子化的 这些量子化的能量叫作能级 原子的这些具有确定能量的稳定状态 称为定态 能量最低的状态叫作基态 其他的状态叫作激发态 栏目链接 对氢原子而言 核外一个电子绕核运行时 若半径不同 相对应的原子能量也不相同 若使原子电离 外界必须对原子做功 使电子摆脱它与原子核之间的库仑力的束缚 所以原子电离后的能量比原子其他状态的能量都高 我们把原子电离后的能量记为零 则其他状态下的能量值都是负的 栏目链接 2 频率条件 1 能级的跃迁 根据玻尔的原子结构模型 原子只能处于一系列不连续的能量状态中 其中原子处于能量最低的基态时最为稳定 原子处在能量较高的激发态时是不稳定的 当原子处在较高能级的激发态时会自发地向较低能级跃迁 可能经过一次或几次跃迁到达基态 栏目链接 2 光子的发射和吸收的频率条件 原子从能量较高的能级 其能量记为em 跃迁到能量较低的能级 能量记为en 时 会放出能量为h 的光子 h是普朗克常量 这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定 即h em en m n 这个式子被称为频率条件 又称辐射条件 反之 当电子吸收光子时会从较低的能级跃迁到较高的能级 吸收的光子的能量同样由频率条件决定 栏目链接 例1玻尔在他提出的原子模型中所做的假设没有下列哪项 a 原子处在具有一定能量的定态中 虽然电子做加速运动 但不向外辐射能量b 原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应 而电子的可能轨道的分布是不连续的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 栏目链接 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 概念 原子的不同能量状态与电子绕核运动不同的圆轨道相对应 是经典理论与量子化概念的结合 答案 d 栏目链接 名师点评 正确识记玻尔原子模型的内容是解决本题的关键 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 只由跃迁前后的两个能级的能量差决定 变式迁移 栏目链接 1 一个氢原子从n 3能级跃迁到n 2能级 该氢原子 a 放出光子 能量增加b 放出光子 能量减少c 吸收光子 能量增加d 吸收光子 能量减少 变式迁移 栏目链接 分析 从高能级向低能级跃迁 释放光子 能量减少 从低能级向高能级跃迁 吸收光子 能量增加 解析 一个氢原子从n 3能级跃迁到n 2能级 即从高能级向低能级跃迁 释放光子 能量减少 故选b 答案 b点评 知道高能级向低能级跃迁 释放光子 从低能级向高能级跃迁 吸收光子 变式迁移 栏目链接 2 双选 关于玻尔的原子模型 下述说法中正确的有 a 它彻底否定了卢瑟福的核式结构学说b 它发展了卢瑟福的核式结构学说c 它完全抛弃了经典的电磁理论d 它引入了普朗克的量子理论 变式迁移 栏目链接 解析 玻尔的原子模型在核式结构模型的前提下提出轨道量子化 能量量子化及能级跃迁 故a错误 b正确 它的成功就在于引入了量子化理论 缺点是被过多引入的经典力学所困 故c错误 d正确 答案 bd 栏目链接 2玻尔理论对氢光谱的解释 栏目链接 栏目链接 2 解释稀薄气体导电时的辉光导电现象 通常情况下 原子处于基态 基态是最稳定的 气体导电管中的原子受到高速运动的电子的撞击 有可能跃迁到激发态 处于激发态的原子是不稳定的 会自发地向能量较低的能级跃迁 最终回到基态 放出光子 形成辉光现象 栏目链接 3 解释原子的特征谱线 原子从高能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差 由于原子的能级是分立的 所以放出的光子的能量也是分立的 因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线 由于不同的原子具有不同的结构 能级各不相同 因此辐射 或吸收 的光子频率也不相同 这就是不同元素的原子具有不同的特征谱线的原因 栏目链接 栏目链接 栏目链接 变式迁移 栏目链接 变式迁移 栏目链接 栏目链接 3玻尔模型的局限性 1 玻尔理论的成功之处和局限性 玻尔的原子理论成功之处在于引入了量子化概念 玻尔理论阐明了光谱的发射和吸收 解释了氢原子光谱的频率规律 即巴耳末公式 并且预言了当时还没有观测到的一些谱线 使量子理论取得了重大进展 但对于稍微复杂一些的原子 如氦原子 玻尔理论就无法解释它的光谱现象 这说明玻尔理论还没有完全揭示微观粒子的运动规 栏目链