高二物理选修184波尔的原子模型能级

1、第一课时第一课时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粒子粒子的散射实验，初步建立了原子结构的比较正确的的散射实验，初步建立了原子结构的比较正确的图景，但跟经典的电磁理论发生了矛盾。图景，但跟经典的电磁理论发生了矛盾。 1 1、原来，电子没有被库仑力吸引到核上，它、原来，电子没有被库仑力吸引到核上，它一定是以很大的速度绕核运动，就象行星绕着一定是以很大的速度绕核运动，就象行星绕着太阳运动那样。按照经典理论，绕核运动的电太阳运动那样。按照经典理论，绕核运动的电子应该辐射出电磁波，因此它的能量要逐渐减子应该辐射出电磁波，因此它的能量要逐渐减少。随着能量的减少

2、，电子绕核运行的轨道半少。随着能量的减少，电子绕核运行的轨道半径也要减小径也要减小, ,于是电子将沿着螺旋线的轨道落入于是电子将沿着螺旋线的轨道落入原子核，就像绕地球运动的人造卫星受到上层原子核，就像绕地球运动的人造卫星受到上层大气阻力不断损失能量后要落到地面上一样。大气阻力不断损失能量后要落到地面上一样。 这样看来，原子应当是不稳定的，然而实际上这样看来，原子应当是不稳定的，然而实际上并不是这样。并不是这样。一、玻尔原子模型提出的背景：一、玻尔原子模型提出的背景： 2 2、同时，按照经典电磁理论，电子绕核运行时辐、同时，按照经典电磁理论，电子绕核运行时辐射电磁波的频率应该等于电子绕核运行的频

3、率，随着射电磁波的频率应该等于电子绕核运行的频率，随着运行轨道半径的不断变化，电子绕核运行的频率要不运行轨道半径的不断变化，电子绕核运行的频率要不断变化，因此原子辐射电磁波的频率也要不断变化。断变化，因此原子辐射电磁波的频率也要不断变化。这样，大量原子发光的光谱就应该是包含这样，大量原子发光的光谱就应该是包含一切频率的一切频率的连续谱。连续谱。 以上矛盾表明，从宏观现象总结出来的经典电磁以上矛盾表明，从宏观现象总结出来的经典电磁理论不适用于原子这样小的物体产生的微观现象。为理论不适用于原子这样小的物体产生的微观现象。为了解决这个矛盾，了解决这个矛盾，19131913年年玻尔玻尔在卢瑟福学说的基

4、础上，在卢瑟福学说的基础上，把普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出了玻尔把普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出了玻尔理论。理论。 1 1、原子只能处于一系列不连续的能量状态中，、原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫但并不向外辐射能量。这些状态叫定态定态。2 2、原子从一种定态（设能量为、原子从一种定态（设能量为E E初初）跃迁到）跃迁到另一种定态（设能量为另一种定态（设能量为E E终终）时，它辐射（或）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两吸收）一定频率的光

5、子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即种定态的能量差决定，即E初初 E终终. h v=3 3、原子的不同能量状态跟电子、原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。是不连续的。 1 1、：氢原子的各个定态的能量值，叫：氢原子的各个定态的能量值，叫它的能级。它的能级。 2 2、：在正常状态下，原子处于最低能：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，这种级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫基态。定态叫基态。 3

6、 3、：除基态以外的能量较高的其他：除基态以外的能量较高的其他能级，叫做激发态。能级，叫做激发态。 三、用波尔的原子结构理论解释氢原子光谱三、用波尔的原子结构理论解释氢原子光谱4 3 2 1 E4E3E2E1定态假设定态假设轨道假设轨道假设4 3 2 1h=E初初 E未未21nEEn=rn=n2r14 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：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，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，这就是原子发这个能量以光子的形式辐射出去，这就是原子发光现象。光现象。5 5、注意：注意：从高能级

7、向低能级跃迁时放出光子；从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量）。是由于碰撞、加热等方式来传递能量）。 跃迁假设跃迁假设4 3 2 1 E4E3E2E1 原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频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的光子。（如在基大于或等于电离能的任何频率的光子。（如在基态，可以吸收态，可以吸收E E 13.6eV13.6eV的任何光子，所吸收的的任何光

8、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能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。动能）。 若由于碰撞原子从低能级向高能级跃迁时，碰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撞粒子的动能必须大于或等于两能级间的能量差。差。弗兰克弗兰克赫兹实验。赫兹实验。跃迁假设跃迁假设4 3 2 1 E4E3E2E1四、氢原子的能级图：四、氢原子的能级图：-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540 eVnE氢原氢原子从子从n4的激发态向的激发态向n3的的激发态跃迁时会辐射出紫外线激发态跃迁时会辐射出紫外线还是红外线？还是红外线？巩固练习巩固练

9、习1 1、【20142014丰台二模】丰台二模】 一个氢原子从基态跃一个氢原子从基态跃迁到迁到n=2n=2的激发态该氢原子的激发态该氢原子A A放出光子，能量增加放出光子，能量增加 B B放出光子，能量减少放出光子，能量减少C C吸收光子，能量增加吸收光子，能量增加 D D吸收光子，能量减少吸收光子，能量减少 （C C）2、【2014石景山一模】根据玻尔理论，氢石景山一模】根据玻尔理论，氢原子的电子由原子的电子由n = 1轨道跃迁到轨道跃迁到n = 2轨道，下轨道，下列说法正确的是列说法正确的是A原子要吸收某一频率的光子原子要吸收某一频率的光子B原子要放出一系列频率不同的光子原子要放出一系列频

10、率不同的光子C原子的能量增加，电子的动能增加原子的能量增加，电子的动能增加D原子的能量减少，电子的动能减少原子的能量减少，电子的动能减少（A A）3、【2014朝阳二模】图为氢原子的能级示朝阳二模】图为氢原子的能级示意图。现有大量的氢原子处于意图。现有大量的氢原子处于n=4的激发态，的激发态，当这些氢原子向低能级跃迁时当这些氢原子向低能级跃迁时 A能发出能发出3种不同频率的光种不同频率的光 B能发出能发出4种不同频率的光种不同频率的光 C能发出能发出5种不同频率的光种不同频率的光 D能发出能发出6种不同频率的光种不同频率的光（D D）4、【2014东城一模】氢原子能级如图所示。大量东城一模】氢原子能级如图所示。大量处于处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时发出不同频能级的氢原子向低能级跃迁时发出不同频率的光，其中率的光，其中a 光是从光是从n=3能级向能级向n=1能级跃迁时发能级跃迁时发出的，出的，b光的频率大于光的频率大于a光的频率，则光的频率，则b光可能是光可能是 A从从n=4能级向能级向n=3能级跃迁时发出的能级跃迁时发出的B从从n=4能级向能级向n=2能级跃迁时发出的能级跃迁时发出的C从从n=4 能级向能级向n=1能级跃迁时发出的能级跃迁时发出的D从从n