第4节-波尔理论

1、第第4 4节节 波尔理论波尔理论学习目标学习目标: : 1 1、了解玻尔理论产生的背景；、了解玻尔理论产生的背景； 2 2、理解和掌握玻尔理论内容、意义；、理解和掌握玻尔理论内容、意义； 3 3、理解定态（基态和激发态）、量子化、理解定态（基态和激发态）、量子化、 能能级、跃迁的概念，理解氢原子的能级图。级、跃迁的概念，理解氢原子的能级图。 1 1、原子的稳定性、原子的稳定性 2 2、氢光谱的不连续性、氢光谱的不连续性一、玻尔原子模型提出的背景：一、玻尔原子模型提出的背景： 卢瑟福的原子核式结构学说很好地解释了卢瑟福的原子核式结构学说很好地解释了a a粒子的散射粒子的散射实验，初步建立了原子结

2、构的比较正确的图景，但利用核式实验，初步建立了原子结构的比较正确的图景，但利用核式结构模型解释氢光谱时跟经典的电磁理论发生了矛盾。结构模型解释氢光谱时跟经典的电磁理论发生了矛盾。二、玻尔理论的主要内容二、玻尔理论的主要内容：1 1、轨道量子化：电子运行的轨道半径不是任意的，只有当半径的、轨道量子化：电子运行的轨道半径不是任意的，只有当半径的大小符合一定条件时，这样的轨道才是可能的。并根据经典电磁理大小符合一定条件时，这样的轨道才是可能的。并根据经典电磁理论计算出电子的各条可能的轨道半径论计算出电子的各条可能的轨道半径rn=n2r13 3、定态假设（稳定状态）：不同的运动轨道对应着不同的状态，、

3、定态假设（稳定状态）：不同的运动轨道对应着不同的状态，在这些状态中，电子虽然做变速运动，但并不向外辐射能量，即在在这些状态中，电子虽然做变速运动，但并不向外辐射能量，即在这些状态中原子是稳定的，不向外辐射电磁波。这些状态中原子是稳定的，不向外辐射电磁波。 1 1）、）、能级能级：氢原子的各个定态的能量值，叫它的能级。：氢原子的各个定态的能量值，叫它的能级。 2 2）、）、基态基态：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核：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，这种定态叫基态。最近的轨道上运动，这种定态叫基态。 3 3）、）、激发态激发态：除基态以外的能量较高的其

4、他能级，叫做激发态。：除基态以外的能量较高的其他能级，叫做激发态。 4 4）、）、原子发光现象原子发光现象：原子从较高的激发态向较低的激发态或基态：原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式辐射出去，跃迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式辐射出去，这就是原子发光现象。这就是原子发光现象。 2 2、能量量子化：电子处于不同的轨道上运动时，原子处于不同的、能量量子化：电子处于不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，在不同的状态中具有的能量是不同的。并根据经典理论导出状态，在不同的状态中具有的能量是不同的。并根据经典理论导出在各个不同轨道上的

5、能量关系在各个不同轨道上的能量关系21nEEn=E初初 E终终. h v=注意：注意：1 1、从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级、从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞、加热等方式来传递能跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞、加热等方式来传递能量）。量）。 2 2、原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；、原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。（如在基态，可以吸收的光子。（如在基态，可以

6、吸收E 13.6eVE 13.6eV的任何光子，所吸收的的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。 若由于碰撞原子从低能级向高能级跃迁时，碰撞粒子的动能必若由于碰撞原子从低能级向高能级跃迁时，碰撞粒子的动能必须大于或等于两能级间的能量差。须大于或等于两能级间的能量差。弗兰克弗兰克赫兹实验。赫兹实验。4 4、跃迁假设（频率条件）：原子从一种定态跃迁到另一种定态时、跃迁假设（频率条件）：原子从一种定态跃迁到另一种定态时要吸收或放出一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差要吸收或放出一定频率的光子，光子的能量由这两种

7、定态的能量差决定。即决定。即玻尔玻尔（18851962）4 3 2 1 E4E3E2E1定态假设定态假设跃迁假设跃迁假设4 3 2 1 E4E3E2E1轨道假设轨道假设4 3 2 1h=E初初 E未未21nEEn=rn=n2r1三、玻尔模型三、玻尔模型四、氢原子的能级图：四、氢原子的能级图：nE-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540 eV莱曼系莱曼系巴尔末系巴尔末系帕邢系帕邢系五、玻尔理论有关的计算五、玻尔理论有关的计算 按照玻尔理论，在氢原子中电子绕核运动，可将电子运动的轨按照玻尔理论，在氢原子中电子绕核运动，可将电子运动的轨道看成半径为道看成半径为R R的圆周，则原子核与电子之

8、间的库仑力提供电子做的圆周，则原子核与电子之间的库仑力提供电子做圆周运动的向心力，有圆周运动的向心力，有 nrvmnrek221 1、电子的速度、电子的速度nnmrkev22 2、电子的运动周期、电子的运动周期2322kemrvrTnnnn3 3、电子的动能、电子的动能nnkrkemvEn221224 4、系统的电势能变化根据库仑力做功来判断：靠近核，库仑力对、系统的电势能变化根据库仑力做功来判断：靠近核，库仑力对电子做正功，系统电势能减小；远离核，库仑力对电子做负功，系电子做正功，系统电势能减小；远离核，库仑力对电子做负功，系统电势能增大。统电势能增大。5 5、一个氢原子处于某激发态、一个氢

9、原子处于某激发态n n时跃迁的方式只有一种，大量氢原子时跃迁的方式只有一种，大量氢原子处于激发态处于激发态n n时，跃迁的方案有多种，可辐射的光谱线条数为时，跃迁的方案有多种，可辐射的光谱线条数为2) 1(2nnCNnEm En或或 )(nmEEchnm6 6、氢原子在跃迁时辐射或吸收光子的频率或波长的计算、氢原子在跃迁时辐射或吸收光子的频率或波长的计算例例1 1、（、（0707年天津卷）年天津卷）图为氢原子能级图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于的示意图，现有大量的氢原子处于的激发态，当向低能级跃迁时辐的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。关于这些光射出若干不同频率的光。

10、关于这些光下列说法正确的是（下列说法正确的是（ ）最容易表现出衍射现象的光是由最容易表现出衍射现象的光是由能级跃到能级产生的能级跃到能级产生的频率最小的光是由能级跃频率最小的光是由能级跃迁到能级产生的迁到能级产生的这些氢原子总共可辐射出种不这些氢原子总共可辐射出种不同频率的光同频率的光用能级跃迁到能级用能级跃迁到能级辐射出的光照射逸出功为辐射出的光照射逸出功为6.346.34的的金属铂能发生光电效应。金属铂能发生光电效应。DCD例例2 2例例3 3例例4 4、现有现有12001200个氢原子被激发到量子数为个氢原子被激发到量子数为4 4的能级上，若这些受的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态

11、，则在此过程中发出的光子总数是多少？激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？假定处在量子数为假定处在量子数为n n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的数都是处在该激发态能级上的原子总数的 。 A.1200 B.2000 C.2200 D.2400A.1200 B.2000 C.2200 D.240011n解：解：画出示意图，分步计算，不难得画出示意图，分步计算，不难得出结论出结论400400个，个，400400个，个，400400个，个，200200个，个，200200个，个，200200个，个，40

12、0400个，共个，共22002200个。个。解：解：铬原子从铬原子从n=n=2 2能级跃迁到能级跃迁到n=n=1 1能级放能能级放能E E2 2- - E E1 1=3=3A A/4/4，从，从n=n=4 4能级上电离的电离能是能级上电离的电离能是A A/16/16，因此剩余的动能是，因此剩余的动能是3 3A A/4-/4- A A/16=11/16=11 A A/16/16。选。选C C。例例5 5达标练习：达标练习：1 1、对玻尔理论的下列说法中，正确的是（、对玻尔理论的下列说法中，正确的是（ ）A A、继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道

13、引入了量子化假设子轨道引入了量子化假设B B、对经典电磁理论中关于对经典电磁理论中关于“做加速运动的电荷要做加速运动的电荷要辐射电磁波辐射电磁波”的观点提出了异议的观点提出了异议C C、用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子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能量变化之间的定量关系D D、玻尔的两个公式是在他的理论基础上利用经典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电磁理论和牛顿力学计算出来的ABCD2 2、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（ ）A A、原子只能处于一系列不连续的状态中，

14、每个状态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都对应一定的能量B B、原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就会向外辐射能量能量状态不改变，就会向外辐射能量C C、原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐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射一定频率的光子D D、原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并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且这些轨道是不连续的C3 3、根据玻尔理论，氢原子中，量子数、根据玻尔理论，氢原子中，量子数N N越大，则下列越大，则下列说法中正确的是（说法中正确的是（ ）A A、电子轨道半径越大电子轨道半径越大 B B、核外电子的速率越大核外电子的速率越大C C、氢原子能级的能量越大氢原子能级的能量越大 D D、核外电子的电势能越大核外电子的电势能越大4 4、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（径（ ）A A、可以取任意值可以取任意值 B B、可以在某一范围内取任意值可以在某一范围内取任意值C C、可以取一系列不连续的任意值可以取一系列不连续的任意值D D、是一系列不连续的特定值是一系列不连续的特定值DACD5 5、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子