4.玻尔的原子模型能级

第四节玻尔的原子模型能级,第二章原子结构,汤姆孙发现电子,汤姆孙的枣糕模型,粒子散射实验,回顾科学家对原子结构的认识史,原子不可分割,汤姆孙的枣糕模型,原子稳定性氢光谱实验,卢瑟福的核式结构模型,出现矛盾,?,出现矛盾,新理论,玻尔模型,针对原子核式结构模型提出,电子围绕原子核运动的轨道半径不是任意的，而是一系列分立的、特定的轨道，只能是某些分立的数值。,一.玻尔原子理论的基本假设（三个重要假设）,假说1：轨道量子化与定态,电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不向外辐射能量，也不吸收能量，这些状态称为定态。,4,假说2：能量量子化,能级：不同的轨道实际上对应了原子的不同状态，不同状态的原子有不同的能量所以原子的能量也是量子化的。这些不连续的能量值称为能级,1,2,3,针对原子核式模型提出，是能级假设的补充,5,针对原子光谱是线状谱提出,原子处在定态的能量用En表示，此时电子以rn的轨道半径绕核运动，n称为量子数。当原子中的电子从一定态跃迁到另一定态，才发射或吸收一个光子，光子的能量,假说3：频率条件（跃迁假说）,这个光子的能量由前后两个能级（Em和En分别是原子的高能级和低能级）的能量差决定。上式被称为频率条件，又称辐射条件。,（h是普朗克常量）,1,2,3,量子数,6,低能级,高能级,跃迁,吸收光子,发射光子,光子的发射和吸收,玻尔从上述假设出发，利用库仑定律和牛顿运动定律，计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量,氢原子能级,二、玻尔理论对氢光谱的解释,氢原子各能级的关系为,氢原子各电子轨道半径的关系为,(1)基态原子最低的能量状态称为基态，对应的电子在离核最近的轨道上运动，氢原子基态能量E1-13.6eV。,(2)激发态较高的能量状态称为激发态，对应的电子在离核较远的轨道上运动,基态和激发态,9,基态,激发态,跃迁,吸收光子,（电子所受库仑力做正功减小电势能，原子的能量减少）,辐射光子,光子的发射和吸收,问题,根据氢原子的能级图，说明：(1)氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出的光子的频率如何计算？(2)如图所示，是氢原子的能级图，若有一群处于n4的激发态的氢原子向低能级跃迁，此时能辐射出多少种频率不同的光子？,答案(1)氢原子辐射光子的能量取决于两个能级的能量差hEmEn(mn)(2)氢原子能级跃迁图如图所示从图中可以看出能辐射出6种频率不同的光子，它们分别是n4n3，n4n2，n4n1，n3n2，n3n1，n2n1.,根据氢原子的能级图可以推知，一群量子数为n的氢原子向低能级跃迁时，可能发出的不同频率的光子数为：,13,n=6,n=5,n=4,n=1,n=3,n=2,（巴尔末系）,二.玻尔理论对氢光谱的解释,H,H,H,H,根据：E3-E2=hv，v=c/又E3-E2=1.89eV=3.0310-19J所以，,14,玻尔理论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。但玻尔的原子结构也有它的局限性，它不能说明谱线的强度和偏振情况，对多电子原子光谱无法解释，因为玻尔理论仍然以经典理论为基础，如应用了“粒子、轨道”等经典概念和有关牛顿力学规律。,三、玻尔原子结构理论的意义,例1：氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确的是()A.核外电子受力变小B.原子的能量减少C.氢原子要吸收一定频率的光子D.氢原子要放出一定频率的光子,BD,由玻尔理论知，当电子由离核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，氢原子能量减小，减小的能量以光子的形式放出；,电子的轨道半径变小了，由库仑定律知，它与原子核之间的库仑力变大了。,例2：氦原子被电离出一个核外电子，形成类氢结构的氦离子.已知基态的氦离子能量为E1=-54.4eV，氦离子能级的示意图如图所示.在具有下列能量的光子中,不能被基态氦离子吸收而发生跃迁的是()A.40.8eVB.43.2eVC.51.0eVD.54.4eV,B,根据玻尔理论，原子吸收光子发生跃迁时，光子的能量需等于能级差或大于基态能级的绝对值,E2-E1=-40.8eV,E3-E1=48.4eVE4-E1=51.0eV,E-E1=54.4eV。,随堂练习：,1、对玻尔理论的下列说法中，正确的是（）A、继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设B、对经典电磁理论中关于“做加速运动的电荷要辐射电磁波”的观点表示赞同C、用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系D、玻尔的两个公式是在他的理论基础上利用经典电磁理论和牛顿力学计算出来的,ACD,2、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（）A、原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量B、原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量C、原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子D、原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的,C,3、根据玻尔理论，氢原子中，量子数n越大，则下列说法中正确的是（）A、电子轨道半径越大B、核外电子的速