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1、动动 量量 守守 恒恒 定定 律律第第 十十 六六 章章 第十八章：原子结构 18.418.4玻玻尔尔的原子模型的原子模型电子绕核运动将不断向外辐射电磁波，电子损失了能量，其轨道半径不断缩小，最终落在原子核上,而使原子变得不稳定+原子是稳定的新新 课课 引引 入入经经经经典典典典理理理理论论论论认认认认为为为为事事事事 实实实实由于电子轨道的变化是连续的，辐射电磁波的频率等于绕核运动的频率，连续变化，原子光谱应该是连续光谱原子光谱是不连续的，是线状谱新新 课课 引引 入入以上矛盾表明: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.新新 课课 引引 入入电子轨道半径连续
2、变小电子轨道半径连续变小原子不稳定原子不稳定辐射电磁波频率连续变化辐射电磁波频率连续变化原子是稳定的原子是稳定的原子光谱是线状谱原子光谱是线状谱 分立分立核外电子绕核运动核外电子绕核运动辐射电磁波辐射电磁波为了解决这个矛盾,1913年丹麦的物理学家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系统上,提出了玻尔理论.玻尔认为：电子绕原子核做圆周运动，服从经典力学的规律，假说1：轨道量子化分分立立轨轨道道一一. .玻尔原子理论的基本假设玻尔原子理论的基本假设针对原子核式结构模型提出电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射但轨道半径只能是某些分立的数值.即:电子的轨道是量子化的.
3、玻尔指出:电子在不同轨道上运动时,原子处于不同状态,具有不同的能量,假说2：能级(定态)假说一一. .玻尔原子理论的基本假设玻尔原子理论的基本假设针对原子的稳定性提出基态基态激激发发态态量量子子数数E412345E1E3E2E5En即原子的能量也是量子化的,这些量子化的能量值叫作能级.原子中这些具有确定的稳定状态称为定态.能量最低的状态叫做基态，其他能量状态叫作激发态.123轨道与能级相对应轨道与能级相对应假说3：频率条件(跃迁假说)原子在始、末两个能级Em和En(EmEn)间跃迁时,发射(或吸收)光子的频率可以由前后能级的能量差决定：一一. .玻尔原子理论的基本假设玻尔原子理论的基本假设针对
4、原子光谱是线状谱提出激发态激发态跃跃迁迁吸吸收收光光子子辐辐辐辐射射射射光光光光子子子子基基 态态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.二二. .玻尔理论对氢光谱的解释玻尔理论对氢光谱的解释2.这里的电势能Ep0，原因是规定了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。3.量子数n=1定态，能量值最小，电子动能最大，电势能最小；量子数越大，能量值越大，电子动能越小，电势能越大。4.跃迁时电子动能、电势能与原子的能量变化：当轨道半径减小时，库仑引力做正功，电势能Ep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
5、引力做负功，电势能增大，电子动能减小，原子的能量增大。二二. .玻尔理论对氢光谱的解释玻尔理论对氢光谱的解释注注意意123450 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=1N=2N=3N=4N=5N=6成功解释了氢光谱成功解释了氢光谱的所有谱线的所有谱线+ +二二. .玻尔理论对氢光谱的解释玻尔理论对氢光谱的解释巴巴耳耳末末系系- -13.6 eV- -3.40 eV- -1.51 eV- -0.85 eV- -0.54 eV 0n=1n=2n=3n=4n=5n= 巴尔末公式有正整数n出现，这
6、里我们也用正整数n来标志氢原子的能级。它们之间是否有某种关系？巴尔末公式：巴尔末公式：想想 一一 想想n=6n=5n=4n=1n=3n=2HHHHH想想 一一 想想1.从高能级向低能级跃迁发射光子：以光子形式辐射出去（原子发光现象）.2.从低能级向高能级跃迁(1)吸收光子对于能量大于或等于13.6eV的光子(电离)；对于能量小于13.6eV的光子(要么全被吸收，要么不吸收).(2)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.提提升升提提升升3.原子的电离若入射光子的能量大于原子的电离能，则原子也会被
7、激发跃迁，这是核外电子脱离原子核的束缚成为自由电子，光子能量大于电离能的部分成为自由电子的动能.4.一群原子和一个原子的跃迁问题氢原子从高能级向低能级跃迁时，对一个氢原子来说，可以辐射(n-1)种频率的光子；对一群氢原子来说，可能辐射n(n-1)/2种频率的光子.玻尔理论成功成功的解释并预言了氢原子辐射的电磁波的问题,但是也有它的局限性.在解决核外电子的运动时成功引入了量子化的观念同时又应用“粒子、轨道”等经典概念和有关牛顿力学规律除了氢原子光谱外,在解决其他问题上遇到了很大的困难困难. .氦原子光谱量子化条件的引进没有适当的理论解释三三. .玻尔模型的局限性玻尔模型的局限性汤姆孙发现电子汤姆
8、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出现矛盾出现矛盾出现矛盾出现矛盾? ?玻尔模型玻尔模型玻尔模型玻尔模型复杂（氦）原子复杂（氦）原子光谱光谱量子力学量子力学理论理论玻尔模型玻尔模型出现矛盾出现矛盾出现矛盾出现矛盾否否 定定建建 立立否否否否 定定定定建建建建 立立立立出现矛盾出现矛盾出现矛盾出现矛盾否否 定定建建 立立否否否否 定定定定建建建建 立立立立怎样修改玻尔模型？怎样修改玻尔
9、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 电子云电子云建建建建 立立立立 科科科科 学学学学模模模模型型型型提提提提出出出出科科科科学学学学假假假假说说说说观观观观察察察察与与与与实实实实验验验验所所所所获获获获得得得得的的的的事事事事实实实实原子结构的认识史原子结构的认识史一、玻尔原子结构模型内容一、玻尔原子结构模型内容一
10、、玻尔原子结构模型内容一、玻尔原子结构模型内容1. 1.轨道量子化假设轨道量子化假设轨道量子化假设轨道量子化假设2. 2.能量量子化假设能量量子化假设能量量子化假设能量量子化假设3. 3.跃迁假设跃迁假设跃迁假设跃迁假设二、玻尔理论对氢光谱的解释二、玻尔理论对氢光谱的解释二、玻尔理论对氢光谱的解释二、玻尔理论对氢光谱的解释1 1. .向低能级跃迁向低能级跃迁向低能级跃迁向低能级跃迁发射光子发射光子发射光子发射光子2 2. .向高能级跃迁向高能级跃迁向高能级跃迁向高能级跃迁吸收光子吸收光子吸收光子吸收光子跃迁跃迁跃迁跃迁：三、玻尔理论的成功与局限之处三、玻尔理论的成功与局限之处三、玻尔理论的成功
11、与局限之处三、玻尔理论的成功与局限之处1.1.成功之处成功之处成功之处成功之处: :引入了引入了“量子量子”的观念成功解释了氢原子的线状光谱的观念成功解释了氢原子的线状光谱2.2.局限之处局限之处局限之处局限之处: :(1)(1)对于外层电子较多元素的原子光谱对于外层电子较多元素的原子光谱, ,其理论与事实相差很大其理论与事实相差很大(2)(2)过多地引用了经典的物理理论过多地引用了经典的物理理论课课 堂堂 小小 结结1.按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道上，有关能量变化的说法中，正确的是()A.电子的动能变大，电势能变大，总能量变大B.电子的动能变小，电势能变小
12、，总能量变小C.电子的动能变小，电势能变大，总能量不变D.电子的动能变小，电势能变大，总能量变大D巩巩 固固 练练 习习2.根据玻尔理论，某原子的电子从能量为E的轨道跃迁到能量为E的轨道，辐射出波长为的光，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则E等于()A. B. C. D.C巩巩 固固 练练 习习3.如图所示为氢原子的能级图，若用能量为12.75eV的光子去照射大量处于基态的氢原子，则()A.氢原子能从基态跃迁到n=4的激发态上去B.有的氢原子能从基态跃迁到n=3的激发态上去C.氢原子最多能发射3种波长不同的光D.氢原子最多能发射6种波长不同的光AD巩巩 固固 练练 习习4.根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（）A.可取任意值B.可在某一范围内取任意值C.可取一系列不连续的任意值D.是一系列不连续的特定值巩巩 固固 练练 习习DACD5.欲使处于基态的氢原子被激发，下列可行的措施是()A.用10.2eV的光子照射B.用11eV的光子照射C.用14eV的光子照射D.用11eV的电子碰撞
