《高中物理 2.4波尔原子模型课件 教科版选修3-5.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 2.4波尔原子模型课件 教科版选修3-5.ppt（21页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、玻尔的原子模型玻尔的原子模型汤姆孙发现电子汤姆孙发现电子汤姆孙的枣糕模型汤姆孙的枣糕模型不能解释不能解释粒子散射实验粒子散射实验卢瑟福的核式结构模型卢瑟福的核式结构模型存在困难：原子的稳定性存在困难：原子的稳定性原子光谱的分立特征原子光谱的分立特征1、围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值数值且电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的（电子的且电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的（电子的轨道是量子化的），不产生电磁辐射。轨道是量子化的），不产生电磁辐射。2、原子在不同的轨道上运动时，原子处于、原子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态波尔指出，原
2、子的不同的状态不同的状态波尔指出，原子的不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也量子中具有不同的能量，所以原子的能量也量子化的化的19131913年玻尔提出了自己的年玻尔提出了自己的原子结构假说原子结构假说玻尔玻尔针对原子的核式结构模型针对原子的核式结构模型针对原子的稳定性针对原子的稳定性能级：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）基态基态激发态：其他的状态激发态：其他的状态激发态激发态123001定定态态注：原子的能量指电子绕核动能和电子-原子核系统的势能
3、之和1关于玻尔的原子模型理论，下面说法正确的是关于玻尔的原子模型理论，下面说法正确的是()A原子可以处于连续的能量状态中原子可以处于连续的能量状态中B原子的能量状态是不连续的原子的能量状态是不连续的C原子中的核外电子绕核做加速运动一定向外辐射能量原子中的核外电子绕核做加速运动一定向外辐射能量D原子中的电子绕核运转的轨道半径是连续的原子中的电子绕核运转的轨道半径是连续的B2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越大越大( )A电子的轨道半径越大电子的轨道半径越大 B核外电子的速率越大核外电子的速率越大C氢原子能级的能量越大氢原子能级的能量越大 D核外电子的电势能越大核外电子的
4、电势能越大解析：解析：(1)n越大，电子距核越远，轨道半径越大。越大，电子距核越远，轨道半径越大。A对对(2)库仑力提供向心力。库仑力提供向心力。Ke2/r2=mv2/r.则则mv2=Ke2/r。r越大，越大，v越越小。或电子远离核时，库仑力做负功，动能减小，势能增大。小。或电子远离核时，库仑力做负功，动能减小，势能增大。(3)n越大，所处能级能量越大。越大，所处能级能量越大。ACD3、当电子从能量较高的定态轨道（其、当电子从能量较高的定态轨道（其能量记为能量记为m）跃迁到能量较低的定）跃迁到能量较低的定态轨道（能量记为态轨道（能量记为n，mn）时，会）时，会放出能量为放出能量为h的光子（的光
5、子（h是普朗克常量）是普朗克常量），这个光子的能量由前后两个能级的，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即能量差决定，即hm-n称为称为频率条件，又称辐射条件频率条件，又称辐射条件注：当电子吸收光子时会从较低能量态跃迁注：当电子吸收光子时会从较低能量态跃迁到较高的能量态，吸收的光子同样由频率条到较高的能量态，吸收的光子同样由频率条件决定。（吸收光谱）件决定。（吸收光谱）19131913年玻尔提出了自己的原子结构假说年玻尔提出了自己的原子结构假说玻尔玻尔针对原子光谱是线状谱提出针对原子光谱是线状谱提出-跃字包含“不连续”的意思玻尔理论对氢光谱的解释玻尔理论对氢光谱的解释n n ：电子脱：电
6、子脱：电子脱：电子脱离核束缚离核束缚离核束缚离核束缚1 12 23 34 45 5 n n量子数量子数量子数量子数-13.6-13.6-3.4-3.4-1.51-1.51-0.85-0.85-0.54-0.540 0E /eVE /eV氢原子能级图氢原子能级图氢原子能级图氢原子能级图1、向低轨道跃迁、向低轨道跃迁1 12 23 34 45 5 n n量子数量子数量子数量子数-13.6-13.6-3.4-3.4-1.51-1.51-0.85-0.85-0.54-0.540 0E /eVE /eV处于激发态的原子处于激发态的原子处于激发态的原子处于激发态的原子是不是不是不是不稳定的可自发地经过一稳
7、定的可自发地经过一稳定的可自发地经过一稳定的可自发地经过一次或几次跃迁达基态次或几次跃迁达基态次或几次跃迁达基态次或几次跃迁达基态跃迁时发射光子的能量：跃迁时发射光子的能量：跃迁时发射光子的能量：跃迁时发射光子的能量：发射光子发射光子发射光子发射光子光子的能量必须光子的能量必须光子的能量必须光子的能量必须等于等于等于等于能级差能级差能级差能级差玻尔理论对氢光谱的解释玻尔理论对氢光谱的解释说明：由于能级是分立的，说明：由于能级是分立的，所以放出的光子的能量也是所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。谱只有一些分立的亮线。2 2、向高轨道跃迁、
8、向高轨道跃迁、向高轨道跃迁、向高轨道跃迁1 12 23 34 45 5 n n量子数量子数量子数量子数-13.6-13.6-3.4-3.4-1.51-1.51-0.85-0.85-0.54-0.540 0E /eVE /eV吸收光子吸收光子吸收光子吸收光子吸收光子的能量必须吸收光子的能量必须吸收光子的能量必须吸收光子的能量必须等于等于等于等于能级差能级差能级差能级差因此吸收光谱也是一些分立的暗线因此吸收光谱也是一些分立的暗线因此吸收光谱也是一些分立的暗线因此吸收光谱也是一些分立的暗线使原子电离，破坏了原子结构，不再使原子电离，破坏了原子结构，不再使原子电离，破坏了原子结构，不再使原子电离，破坏
9、了原子结构，不再符合频率条件符合频率条件符合频率条件符合频率条件电子吸收能量克服核的引力，脱离原电子吸收能量克服核的引力，脱离原电子吸收能量克服核的引力，脱离原电子吸收能量克服核的引力，脱离原子，变成自由电子的现象子，变成自由电子的现象子，变成自由电子的现象子，变成自由电子的现象-电离电离电离电离跃迁条件：跃迁条件：跃迁条件：跃迁条件：电离条件：电离条件：电离条件：电离条件：玻尔理论对氢光谱的解释玻尔理论对氢光谱的解释跃迁时吸收光子的能量：跃迁时吸收光子的能量：跃迁时吸收光子的能量：跃迁时吸收光子的能量：跃迁时电子动能、原子势能、原子能量的变化跃迁时电子动能、原子势能、原子能量的变化1.当当n
10、减小即轨道半径减小时。库伦力做正功，电子动能增加、减小即轨道半径减小时。库伦力做正功，电子动能增加、原子势能减小、向外辐射能量，原子能量减小。原子势能减小、向外辐射能量，原子能量减小。2.当当n增大即轨道半径增大时。库伦力做负功，电子动能减小、增大即轨道半径增大时。库伦力做负功，电子动能减小、原子势能增大、从外界吸收能量，原子能量增大。原子势能增大、从外界吸收能量，原子能量增大。气体导电时发光的机理通常情况下，原子处于基态，是稳定的。气体放通常情况下，原子处于基态，是稳定的。气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能向上跃迁到激发态。处于激发态
11、的原子是不稳能向上跃迁到激发态。处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出光子，最终回到基态。子，最终回到基态。电子撞击时不遵循频率条件能量电子撞击时不遵循频率条件能量发光频率种类发光频率种类N N？1 12 23 34 45 5 n n量子数量子数量子数量子数-13.6-13.6-3.4-3.4-1.51-1.51-0.85-0.85-0.54-0.540 0E /eVE /eV2 2 分别能量为分别能量为分别能量为分别能量为11eV11eV、15eV15eV的光子照射处于基态的氢原子，的光子照射处于基态的氢原子，的光子照射处于基
12、态的氢原子，的光子照射处于基态的氢原子，结果如何？结果如何？结果如何？结果如何？1 1 要使处于要使处于要使处于要使处于基态的氢原子基态的氢原子基态的氢原子基态的氢原子从从从从基态基态基态基态跃迁到跃迁到跃迁到跃迁到n=4n=4激发态激发态激发态激发态，则照射光光的频率必须为多少？跃迁后能发出几种频则照射光光的频率必须为多少？跃迁后能发出几种频则照射光光的频率必须为多少？跃迁后能发出几种频则照射光光的频率必须为多少？跃迁后能发出几种频率不同的光？率不同的光？率不同的光？率不同的光？思考与讨论：思考与讨论：解析：解析：E1=-13.6eV，E4=-0.85eV由基态跃迁到激发态需吸收能量由基态跃
13、迁到激发态需吸收能量可用一定频率的光照射。可用一定频率的光照射。则：吸收光子的能量则：吸收光子的能量hv=E4-E1。V=(-0.85+13.6)x1.6x10-19/6.63x10-34 =3.08x1015Hz6种种2氢原子的核外电子由氢原子的核外电子由一个轨道跃迁到另一个轨道一个轨道跃迁到另一个轨道时，可能时，可能发生的情况是发生的情况是()A放出光子，电子动能减小，原子势能增大放出光子，电子动能减小，原子势能增大B放出光子，电子动能增大，原子势能减小放出光子，电子动能增大，原子势能减小C吸收光子，电子动能减小，原子势能增大吸收光子，电子动能减小，原子势能增大D吸收光子，电子动能增大，原
14、子势能减小吸收光子，电子动能增大，原子势能减小分析：分析：(1)由高轨道跃迁到低轨道时。库伦力做正功，动能增加、由高轨道跃迁到低轨道时。库伦力做正功，动能增加、势能减小。向外辐射光子、能量减小。势能减小。向外辐射光子、能量减小。(2) 由低轨道跃迁到高轨道时。库伦力做负功，动能减小、势能增由低轨道跃迁到高轨道时。库伦力做负功，动能减小、势能增大。从外界吸收辐射光子、能量增大。大。从外界吸收辐射光子、能量增大。BC放出光子则电子向较低定态跃迁，放出光子则电子向较低定态跃迁，r减小、库伦力做正功、动能减小、库伦力做正功、动能增大、势能减小。增大、势能减小。吸收光子则电子向较高定态跃迁，吸收光子则电
15、子向较高定态跃迁，r增大、库伦力做负功、动能增大、库伦力做负功、动能减小、势能增大减小、势能增大。3。如图所示，。如图所示，大量氢原子大量氢原子处于能级处于能级n4的激发态，当它们向各的激发态，当它们向各较低能级跃迁时，对于多种可能的跃迁，下面说法中正确的是较低能级跃迁时，对于多种可能的跃迁，下面说法中正确的是()A最多只能放出最多只能放出4种不同频率的光子种不同频率的光子B从从n4能级跃迁到能级跃迁到n1能级放出的光子波长最长能级放出的光子波长最长C从从n4能级跃迁到能级跃迁到n1能级放出的光子频率最高能级放出的光子频率最高D从从n4能级跃迁到能级跃迁到n3能级放出的光子波长等于从能级放出的
16、光子波长等于从n2能级能级跃迁到跃迁到n1能级放出的光子波长能级放出的光子波长C分析分析(1)对于大量氢原子：对于大量氢原子：辐射光谱条数（对于频率）辐射光谱条数（对于频率）N=n(n-1)/2=6(2)由由E=hv=hc/E=hv=hc/=E=E4 4-E-E1 1解题解题(3)(3)由由hvhv1 1=E=E3 3-E-E2 2,hv,hv2 2=E=E2 2-E-E1 1可知可知频率不同，波长不同。频率不同，波长不同。结论：在不同轨道间跃迁，辐结论：在不同轨道间跃迁，辐 射的光子频率不同，射的光子频率不同， 波长不同。波长不同。n- 0.85-13.60- 0.54-1.51- 3.4E
17、/eV巴耳末系巴耳末系赖曼系赖曼系帕邢系帕邢系思考思考:在具有下列能量在具有下列能量的光子中的光子中,能被基态氢能被基态氢离子吸收而发生跃迁离子吸收而发生跃迁的是的是( )A.13.6eV B.12.75eV C.10ev D.1.9eV玻尔理论成功解释了氢光谱的规律玻尔理论成功解释了氢光谱的规律,甚至预言了氢原子的其他谱线系甚至预言了氢原子的其他谱线系分析：分析：E=hv=En-E1。En=E+E1=hv+E1En=E+E1计算计算值值结果结果A0是是B-0.85是是C-3.6否否D-11.7否否跃迁条件的考察跃迁条件的考察例例1试计算处于试计算处于基态的氢原子吸收波长基态的氢原子吸收波长为
18、多少的光子时，电子可为多少的光子时，电子可以跃迁到以跃迁到n2的轨道上已知氢原子能级公式的轨道上已知氢原子能级公式En 13.6/n2eV(n1,2,3)分析：分析：1.从基态跃迁到从基态跃迁到n=2的激发态，需吸收能量。的激发态，需吸收能量。 2.利用利用E=hv=hc/E=hv=hc/=E=E2 2-E-E1 1. .计算吸收光的频率和波长计算吸收光的频率和波长 解析：解析： 基态的能量基态的能量E1=-13.6ev 在在n=2轨道上的能量轨道上的能量E2=-13.6/22=-3.4ev 则则 E=hv=hc/=E2-E1。22.1=x10-7m题后思：吸收光子的频率、波长决定于吸收的光子
19、能量、吸收题后思：吸收光子的频率、波长决定于吸收的光子能量、吸收光子的能量决定于两定态的能级差。光子的能量决定于两定态的能级差。小结：小结：提出假说：玻尔的原子结构假说：提出假说：玻尔的原子结构假说： 1）轨道量子化假说）轨道量子化假说 rn=n2r1. 2）能量量子化假说）能量量子化假说 En=E1/n2. 3）跃迁假说：）跃迁假说：提出问题：原子的稳定性、原子光谱是线状谱提出问题：原子的稳定性、原子光谱是线状谱验证：氢原子光谱验证：氢原子光谱 弗兰克弗兰克赫兹实验赫兹实验1、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、原子只能处于一系列不
20、连续的状态中，每个状态都对应一定、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、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、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、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是不连续的课堂练习课堂练习C可能吸收一定频率的光子可能吸收一定频率的光子符合能量量子化的原理符合
21、能量量子化的原理符合能量量子化的原理符合能量量子化的原理符合轨道量子化的原理符合轨道量子化的原理2、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为ra的的圆轨道圆轨道自发地自发地直接跃迁到一半径为直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上，已知的圆轨道上，已知rarb，则在此过程中（，则在此过程中（ ） 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、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、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、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分析：分析：1.由高轨道激发态跃
22、迁到低轨道激发态，辐射光子。由高轨道激发态跃迁到低轨道激发态，辐射光子。2.轨道量子化、能量量子化、对应光子频率是特定的轨道量子化、能量量子化、对应光子频率是特定的3、如果大量氢原子处在、如果大量氢原子处在n=4的能级的能级,会辐射出几种频率的光会辐射出几种频率的光?其其中波长最短的光是在哪量两个能级之间跃迁时发出的中波长最短的光是在哪量两个能级之间跃迁时发出的?1 12 23 34 45 5 n n量子数量子数量子数量子数-13.6-13.6-3.4-3.4-1.51-1.51-0.85-0.85-0.54-0.540 0E /eVE /eV一个原子和一群原子处于量子数一个原子和一群原子处于
23、量子数n的激发态时，可能辐射的光的激发态时，可能辐射的光谱条数谱条数一个原子时可能条数：一个原子时可能条数：N=n-1N=n-1一群原子可能条数一群原子可能条数N=n(n-1)/2=CN=n(n-1)/2=C2 2n n。解析：可能辐射解析：可能辐射N=4(4-1)/2=6种频率的光。种频率的光。由由E=hv=Em-EnE=hv=Em-En得：辐射能量越多辐射频得：辐射能量越多辐射频率越高，而辐射光的波长越短。率越高，而辐射光的波长越短。所以应在能级所以应在能级4 4和和1 1之间跃迁。之间跃迁。电子在某处单位体积内出现的概率电子云玻尔理论只能解释氢原子光谱，而对外层电子较多的原子，理论与玻尔
24、理论只能解释氢原子光谱，而对外层电子较多的原子，理论与玻尔理论只能解释氢原子光谱，而对外层电子较多的原子，理论与玻尔理论只能解释氢原子光谱，而对外层电子较多的原子，理论与实际相差很多，玻尔理论不再成立。取而代之的是量子力学。量子实际相差很多，玻尔理论不再成立。取而代之的是量子力学。量子实际相差很多，玻尔理论不再成立。取而代之的是量子力学。量子实际相差很多，玻尔理论不再成立。取而代之的是量子力学。量子力学是一种彻底的量子理论。它不但成功地解释了玻尔理论所能解力学是一种彻底的量子理论。它不但成功地解释了玻尔理论所能解力学是一种彻底的量子理论。它不但成功地解释了玻尔理论所能解力学是一种彻底的量子理论
25、。它不但成功地解释了玻尔理论所能解释的现象，而且能够解释大量玻尔理论所不能解释的现象。玻尔理释的现象，而且能够解释大量玻尔理论所不能解释的现象。玻尔理释的现象，而且能够解释大量玻尔理论所不能解释的现象。玻尔理释的现象，而且能够解释大量玻尔理论所不能解释的现象。玻尔理论中的三点假设，在量子力学中也变成理论上推导出来的直接结果。论中的三点假设，在量子力学中也变成理论上推导出来的直接结果。论中的三点假设，在量子力学中也变成理论上推导出来的直接结果。论中的三点假设，在量子力学中也变成理论上推导出来的直接结果。建立在量子力学基础上的原子理论认为，建立在量子力学基础上的原子理论认为，建立在量子力学基础上的
26、原子理论认为，建立在量子力学基础上的原子理论认为，核外电子的运动服从统计核外电子的运动服从统计核外电子的运动服从统计核外电子的运动服从统计规律，而没有固定的轨道，我们只能知道他们在核外某处出现的概规律，而没有固定的轨道，我们只能知道他们在核外某处出现的概规律，而没有固定的轨道，我们只能知道他们在核外某处出现的概规律，而没有固定的轨道，我们只能知道他们在核外某处出现的概率大小。结果发现电子在某些地方出现的率概较大，在另一些地方率大小。结果发现电子在某些地方出现的率概较大，在另一些地方率大小。结果发现电子在某些地方出现的率概较大，在另一些地方率大小。结果发现电子在某些地方出现的率概较大，在另一些地
27、方出现的概率较小出现的概率较小出现的概率较小出现的概率较小，电子频繁地出现在这些率大的地方，我们可以想电子频繁地出现在这些率大的地方，我们可以想电子频繁地出现在这些率大的地方，我们可以想电子频繁地出现在这些率大的地方，我们可以想像在那里有一团像在那里有一团像在那里有一团像在那里有一团“ “电子云电子云电子云电子云” ”包围着原子核，这些电子云形成许多层，包围着原子核，这些电子云形成许多层，包围着原子核，这些电子云形成许多层，包围着原子核，这些电子云形成许多层，在不同层中运动的电子具有不同的能量，因而形成了原子的定态和在不同层中运动的电子具有不同的能量，因而形成了原子的定态和在不同层中运动的电子
28、具有不同的能量，因而形成了原子的定态和在不同层中运动的电子具有不同的能量，因而形成了原子的定态和能级。这样量子力学就根本抛弃了从经典物理引用来的电子运动轨能级。这样量子力学就根本抛弃了从经典物理引用来的电子运动轨能级。这样量子力学就根本抛弃了从经典物理引用来的电子运动轨能级。这样量子力学就根本抛弃了从经典物理引用来的电子运动轨道的概念，所谓玻尔理论中的电子轨道，只不过是电子云中电子出道的概念，所谓玻尔理论中的电子轨道，只不过是电子云中电子出道的概念，所谓玻尔理论中的电子轨道，只不过是电子云中电子出道的概念，所谓玻尔理论中的电子轨道，只不过是电子云中电子出现概率最大的地方。现概率最大的地方。现概率最大的地方。现概率最大的地方。波尔模型的局限性
