玻尔原子模型课件

1、玻尔原子模型1 第十八章原子结构第十八章原子结构 18.418.4玻尔的原子模型玻尔的原子模型 玻尔原子模型2 教学目标 知识与技能：知识与技能： 1 1知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容。知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容。 2 2了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等 概念。概念。 3 3能用玻尔原子理论简单解释氢原子模型。能用玻尔原子理论简单解释氢原子模型。 4 4了解玻尔模型的不足之处及其原因。了解玻尔模型的不足之处及其原因。 过程与方法：过程与方法： 1 1、通过复习回顾和预习检查掌握知识点、通过复习回顾和预习检查掌握知识点1 1

2、； 2 2、通过师生合作探究，问题引导掌握知识、通过师生合作探究，问题引导掌握知识2 2； 3 3、通过练习掌握知识点、通过练习掌握知识点3 3； 情感态度价值观情感态度价值观 1 1、高考重要考点；、高考重要考点； 2 2、体会物理学发展的过程，体会逻辑推理和实验结合、体会物理学发展的过程，体会逻辑推理和实验结合 的研究方法的研究方法 玻尔原子模型3 复习回顾：复习回顾： 问题问题1 1：卢瑟福的核式结构模型的主要内容是什：卢瑟福的核式结构模型的主要内容是什 么？成功之处是什么？么？成功之处是什么？ 问题问题3 3：经典电磁理论与核心式结构的矛盾是什：经典电磁理论与核心式结构的矛盾是什 么么

3、? ? 问题问题2 2：氢原子光谱的特点是什么？：氢原子光谱的特点是什么？ 玻尔原子模型4 一、玻尔原子理论的基本假设 问题问题1 1：玻尔原子理论的基本假设的具体内容是：玻尔原子理论的基本假设的具体内容是 什么？什么？ 问题问题2 2：能级，基态，激发态，跃迁的定义是什：能级，基态，激发态，跃迁的定义是什 么？么？ 玻尔原子模型5 针对原子核式结构模型提出针对原子核式结构模型提出 围绕原子核运动的围绕原子核运动的 电子轨道半径只能是某电子轨道半径只能是某 些些分立分立的数值。即电子的数值。即电子 的轨道是量子化的。的轨道是量子化的。 一、玻尔原子理论的基本假设一、玻尔原子理论的基本假设 假说

4、假说1 1：轨道量子化：轨道量子化 新 课 讲 授 玻尔原子模型6 针对原子的稳定性提出针对原子的稳定性提出 电子在不同的轨道上电子在不同的轨道上 运动，原子处于不同的状运动，原子处于不同的状 态。玻尔指出，原子在不态。玻尔指出，原子在不 同的状态中具有不同的能同的状态中具有不同的能 量，所以原子的能量也是量，所以原子的能量也是 量子化的。在这些状态中量子化的。在这些状态中 原子是稳定的。原子是稳定的。 假说假说2 2：能级：能级( (定态定态) )假说假说 玻尔原子模型7 针对原子光谱是针对原子光谱是 线状谱提出线状谱提出 假说假说3 3：频率条件：频率条件( (跃迁假说跃迁假说) ) E4

5、 1 2 3 4 5 E1 E3 E2 E5 E n 原子在始、末两原子在始、末两 个 能 级个 能 级 E E m m 和和 E E n n ( ( E Em m E En n ) ) 间跃迁时，间跃迁时， 发射发射 ( (或吸收或吸收) ) 光光 子的频率可以由前子的频率可以由前 后能级的能量差决后能级的能量差决 定：定： mn hEE 玻尔原子模型8 能级：能级：量子化的能量值。量子化的能量值。 定态：定态：原子中具有确定能量的稳定状态。原子中具有确定能量的稳定状态。 基态：能量最低的状态基态：能量最低的状态( (离核最近离核最近) ) 基态基态 激发态：其他的能量状态激发态：其他的能量

6、状态 激激 发发 态态 量量 子子 数数 1 2 3 轨轨 道道 与与 能能 级级 相相 对对 应应 E4 1 2 3 4 5 E1 E3 E2 E5 E n 玻尔原子模型9 rn = n2r1 En = E1/n2 r1 = 0.053 nm （n = 1，2，3，） 玻尔从上述假设出发，利用库仑定律和牛顿运动定律，玻尔从上述假设出发，利用库仑定律和牛顿运动定律， 计算出了氢电子可能的轨道半径和对应的能量值。计算出了氢电子可能的轨道半径和对应的能量值。 二、玻尔模型对氢原子光谱的解释二、玻尔模型对氢原子光谱的解释 玻尔原子模型10 问题问题3、如何由轨道半径公式推导出能量公式？、如何由轨道半

7、径公式推导出能量公式？ 问题问题4 4、随着轨道半径的增大，原子的能量是增、随着轨道半径的增大，原子的能量是增 大还是减小？电子的动能和电势能是增大还是大还是减小？电子的动能和电势能是增大还是 减小？减小？ 玻尔原子模型11 2. 2. 这里的电势能这里的电势能 E Ep p0 0，原因是规定了，原因是规定了无限远处的电势能为零无限远处的电势能为零。 这样越是距离原子核近的轨道电势能越小。这样越是距离原子核近的轨道电势能越小。 3. 3. 量子数量子数 n n = 1 = 1定态，能量值最小，电子动能最大，电势能定态，能量值最小，电子动能最大，电势能 最小；最小；量子数越大，能量值越大，电子动

8、能越小，电势能越大量子数越大，能量值越大，电子动能越小，电势能越大。 4. 4. 跃迁时电子动能、电势能与原子的能量变化跃迁时电子动能、电势能与原子的能量变化：当轨道半径：当轨道半径 减小时，库仑引力做正功，电势能减小时，库仑引力做正功，电势能 E Ep p 减小，电子动能增大， 减小，电子动能增大， 原子的能量减小。反之，轨道半径增大时，库仑引力做负功，原子的能量减小。反之，轨道半径增大时，库仑引力做负功， 电势能增大，电子动能减小，原子的能量增大。电势能增大，电子动能减小，原子的能量增大。 请 注 意请 注 意 玻尔原子模型12 巴巴 耳耳 末末 系系 - -13.6 eV - -3.40

9、 eV - -1.51 eV - -0.85 eV - -0.54 eV 0 n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n= 问题问题5 5：巴尔末公式有正整数：巴尔末公式有正整数 n n 出现，这里我们出现，这里我们 也用正整数也用正整数 n n 来标志氢原子的能级。它们之间是来标志氢原子的能级。它们之间是 否有某种关系？否有某种关系？ 22 111 ()3 4, 5, 2 Rn n ，L 巴尔末公式：巴尔末公式： 1 mR 7 7 = =1 1. .1 10 01 10 0 玻尔原子模型13 1 2 3 4 5 0 nE/eV 赖曼系（紫外线）赖曼系（紫外线） 巴耳末系（可见光）巴耳末系（可

10、见光） 帕邢系（红外线）帕邢系（红外线） 布喇开系布喇开系 逢德系逢德系 N=1 N=2 N=3 N=4 N=5 N=6 成功解释了氢光成功解释了氢光 谱的所有谱线谱的所有谱线 + + 玻尔原子模型14 从从高高能级向能级向低低能级跃迁能级跃迁发射光子：发射光子：以光子形式辐射以光子形式辐射 出去（原子发光现象）。出去（原子发光现象）。 2. 2. 从从低低能级向能级向高高能级跃迁能级跃迁 (1) (1) 吸收光子吸收光子 对于能量大于或等于对于能量大于或等于13.6eV13.6eV的光子的光子( (电离电离) )；对于能量对于能量 小于小于13.6eV13.6eV的光子的光子( (要么全被吸

11、收，要么不吸收要么全被吸收，要么不吸收) )。 (2) (2) 吸收实物粒子能量吸收实物粒子能量 只要实物粒子动能足以使氢原子向高能级跃迁，就能只要实物粒子动能足以使氢原子向高能级跃迁，就能 被氢原子吸收全部或部分动能而使氢原子向高能级跃被氢原子吸收全部或部分动能而使氢原子向高能级跃 迁，多余能量仍为实物粒子的动能。迁，多余能量仍为实物粒子的动能。 提升提升 玻尔原子模型15 问题问题6 6、能级跃迁时一群氢原子辐射光子的频率、能级跃迁时一群氢原子辐射光子的频率 的种类是多少种？能级跃迁时一个氢原子辐射光的种类是多少种？能级跃迁时一个氢原子辐射光 子的频率的种类是多少种子的频率的种类是多少种

12、？这两种情况一样吗？这两种情况一样吗？ 玻尔原子模型16 三、玻尔模型的局限性三、玻尔模型的局限性 问题问题1 1：玻尔原子理论的局限性是什么？：玻尔原子理论的局限性是什么？ 问题问题2 2、正确的理论是什么？、正确的理论是什么？ 玻尔原子模型17 玻尔理论玻尔理论的解释并预言了氢原子辐射的电磁的解释并预言了氢原子辐射的电磁 波的问题，但是也有它的波的问题，但是也有它的局限性局限性 在解决核外电子的运在解决核外电子的运 动时成功引入了动时成功引入了量子量子 化化的观念的观念 同时又应用了同时又应用了“粒子、粒子、 轨道轨道”等等经典概念经典概念和和 有关有关牛顿力学牛顿力学规律规律 除了氢原子光谱外，在解决其除了氢原子光谱外，在解决其 他问题上遇到了很大的他问题上遇到了很大的 氦原子光谱氦原子光谱 量子化条件的引进没量子化条件的引进没 有适当的理论解释有适当的理论解释 玻尔原子模型18 汤姆孙发现电子汤姆孙发现电子 汤姆孙的西汤姆孙的西 瓜模型瓜模型 粒子散射实验粒子散射实验 卢瑟福的核卢瑟福的核 式结构模型式结构模型 原子不可割原子不可割 汤姆孙的西汤姆孙的西 瓜模型瓜模型 原子稳定性事实原子稳定性事实 氢光谱实验氢光谱实验 卢瑟福的核卢瑟福的核 式结构模型式结构模型 复杂（