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1、新课标高中物理选修新课标高中物理选修3 35 5第十八章第十八章 原子结构原子结构电子绕核运动将不电子绕核运动将不 断向外辐射电磁波，电断向外辐射电磁波，电 子损失了能量，其轨道子损失了能量，其轨道 半径不断缩小，半径不断缩小，最终落最终落 在原子核上在原子核上, ,而使原子变而使原子变 得得不稳定不稳定+经经 典典 理理 论论 认认 为为事实事实由于电子轨道的由于电子轨道的 变化是连续的，辐射变化是连续的，辐射 电磁波的频率等于绕电磁波的频率等于绕 核运动的频率，连续核运动的频率，连续 变化，原子光谱应该变化，原子光谱应该 是是连续光谱连续光谱经经 典典 理理 论论 认认 为为事实事实原子光
2、谱是原子光谱是 不连续不连续的的线状谱线状谱玻尔的原子模型玻尔的原子模型以上矛盾表明，从宏观现象总以上矛盾表明，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原子这样小的物体产生的微观现 象。为了解决这个矛盾，象。为了解决这个矛盾，19131913 年玻尔在卢瑟福学说的基础上，年玻尔在卢瑟福学说的基础上， 把普朗克的量子理论运用到原子把普朗克的量子理论运用到原子 系统上，提出了玻尔理论。系统上，提出了玻尔理论。 玻尔玻尔 围绕原子核运动的电围绕原子核运动的电 子轨道半径只能是某子轨道半径只能是某 些些分立分立的数值的数值。 且电子在这些轨道
3、上且电子在这些轨道上 绕核的转动是绕核的转动是稳定的稳定的 ，不产生电磁辐射，不产生电磁辐射mmr rv v原子在不同的轨道上原子在不同的轨道上 运动时，原子处于不同运动时，原子处于不同 的状态玻尔指出，原的状态玻尔指出，原 子的不同的状态中具有子的不同的状态中具有 不同的能量，所以原子不同的能量，所以原子 的能量也量子化的的能量也量子化的. . 能级：量子化的能量值能级：量子化的能量值 定态：原子中具有确定能量的稳定状态定态：原子中具有确定能量的稳定状态E E1 12 23 34 45 5E EE EE EE E量子数 量子数基态：能量最低的状态（离核最近）基态：能量最低的状态（离核最近）激
4、发态：其他的状态激发态：其他的状态 基态基态激激 发发 态态能级图能级图mrv轨道图1 12 23 3原子从原子从E Emm能级能级跃迁到跃迁到E En n能级能级（ E Emm E En n）时，会放）时，会放 出能量为出能量为hvhv的光子，其能的光子，其能 量由前后量由前后能级差能级差决定：决定：v vE En nE Emm低 能 级高 能 级跃迁跃迁吸收光子吸收光子辐射光子辐射光子光子的发射和吸收光子的发射和吸收 玻尔从上述假设出发，利用经典理论和量玻尔从上述假设出发，利用经典理论和量 子理论结合，计算出了氢的电子的轨道半径子理论结合，计算出了氢的电子的轨道半径 和对应的能量值（和对应
5、的能量值（能级能级）氢氢 原原 子子 能能 级级二、玻尔理论对氢光谱的解释二、玻尔理论对氢光谱的解释-13.6-13.6-3.4-3.4-1.51-1.51-0.85-0.850 04 41 13 32 2 n nE E/ /eVeV- -13.6-3.4-1.51-0.85-0.540 eVnE/E/eVeV 基态基态激发态激发态巴耳末系巴耳末系氢原子的能级图氢原子的能级图1 12 23 34 45 5 n n量子数量子数-13.6-13.6-3.4-3.4-1.51-1.51-0.85-0.85-0.54-0.540 0E /E /eVeV光子使原子跃迁光子使原子跃迁: :光子的能量只有光
6、子的能量只有等于等于能级差能级差 时，才能被吸收时，才能被吸收要使处于基态的氢原子从基态跃迁到要使处于基态的氢原子从基态跃迁到n=4n=4激发态激发态 ，则照射光的频率应为多少？，则照射光的频率应为多少？ 频率高一点可以吗？频率高一点可以吗？1 12 23 34 45 5 n n量子数量子数-13.6-13.6-3.4-3.4-1.51-1.51-0.85-0.85-0.54-0.540 0E /E /eVeV电离后电子剩余动能为：电离后电子剩余动能为：注意：注意：E En n为负值为负值电离：电离：分别能量为分别能量为2eV2eV、10eV10eV的光子照射处于的光子照射处于n=2n=2激激
7、 发态的氢原子，结果如何？发态的氢原子，结果如何？1 12 23 34 45 5 n n量子数量子数-13.6-13.6-3.4-3.4-1.51-1.51-0.85-0.85-0.54-0.540 0E /E /eVeV 多余的能量是粒子剩余的能量多余的能量是粒子剩余的能量使原子电离使原子电离逸出电子的动能：逸出电子的动能：实物粒子使原子跃迁实物粒子使原子跃迁: :粒子能量可以全部或部分被吸收粒子能量可以全部或部分被吸收一个微观粒子能量为一个微观粒子能量为12.2eV12.2eV，与处于基态的氢原子，与处于基态的氢原子 碰撞，结果如何？碰撞，结果如何？ 问题问题1 1：气体导电发光机理是什么
8、？气体导电发光机理是什么？ 问题问题2 2：试解释原子光谱为什么是线状光谱？试解释原子光谱为什么是线状光谱？ 问题问题3 3：不同元素的原子为什么具有不同的特不同元素的原子为什么具有不同的特 征谱线？征谱线？阅读教材阅读教材P58-P59P58-P59，讨论回答以下问题，讨论回答以下问题在解决核外电子的运动时在解决核外电子的运动时成功引入了成功引入了量子化量子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有关和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困难困难氦原子光谱
9、氦原子光谱量子化条件的引进没有量子化条件的引进没有 适当的理论解释。适当的理论解释。玻尔理论玻尔理论成功成功的解释并预言了氢原子辐的解释并预言了氢原子辐射的电磁波的问题，但是也有它的射的电磁波的问题，但是也有它的局限性局限性三、玻尔模型的局限性三、玻尔模型的局限性怎样修改玻尔模型？怎样修改玻尔模型？思想：必须彻底放弃经典概念思想：必须彻底放弃经典概念关键：用电子云概念取代经典的轨道概念关键：用电子云概念取代经典的轨道概念电子在某处单位体积内出现的概率电子在某处单位体积内出现的概率 电子云电子云一一个个氢原子处于氢原子处于n n的激发态的激发态1 1、它可能向外辐射几种频、它可能向外辐射几种频
10、率的光子？率的光子？2 2、它最多向外辐射的光子、它最多向外辐射的光子 数为多少？数为多少？1 12 23 34 45 5 n n量子数量子数-13.6-13.6-3.4-3.4-1.51-1.51-0.85-0.85-0.54-0.540 0E /E /eVeV一一群群原子从原子从n n能级跃迁，可能的光子频率有几种？能级跃迁，可能的光子频率有几种？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和电子轨道引入了量子化假设 B B、对经典电磁理论中关
11、于对经典电磁理论中关于“ “做加速运动的电荷做加速运动的电荷 要辐射电磁波要辐射电磁波” ”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原子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经典电磁理论和牛顿力学计算出来的ABCDABCD2 2、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法 是（是（ ） A A、原子只能处于一系列不连续的状态中，每个原子只能处于一系列不连续的状态
12、中，每个 状态都对应一定的能量状态都对应一定的能量 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只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量 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要辐射一定频率的光子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道，并且这些轨道是不连续的C 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越大越大 ，则下列说法中正确的是（，则下列
13、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ACD4 4、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动 的半径（的半径（ ）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D D5 5、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从 一半径为一半径为r ra a的圆轨道自发地直接跃迁到一半的圆轨道自发地直接跃迁到一半 径为径为r rb b的圆轨道上，已知的圆轨道上，已知r ra a r rb b，则在此过则在此过 程中（程中（ ）A A、原子要发出一系列频率的光子原子要发出一系列频率的光子B B、原子要吸收一系列频率的光子原子要吸收一系列频率的光子C C、原子要发出某一频率的光子原子要发出某一频率的光子D D、原子要吸收某一频率的光子原子要吸收某一频率的光子C C
