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1、第十八章原子结构第十八章原子结构18.418.4玻尔的原子模型玻尔的原子模型1教学目标知识与技能：知识与技能：1 1知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容。知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容。2 2了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念。概念。3 3能用玻尔原子理论简单解释氢原子模型。能用玻尔原子理论简单解释氢原子模型。4 4了解玻尔模型的不足之处及其原因。了解玻尔模型的不足之处及其原因。过程与方法：过程与方法：1 1、通过复习回顾和预习检查掌握知识点、通过复习回顾和预习检查掌握知识点1 1；2 2、通过师生合作探究，问题引导掌握知识、通过
2、师生合作探究，问题引导掌握知识2 2；3 3、通过练习掌握知识点、通过练习掌握知识点3 3；情感态度价值观情感态度价值观1 1、高考重要考点；、高考重要考点；2 2、体会物理学发展的过程，体会逻辑推理和实验结合、体会物理学发展的过程，体会逻辑推理和实验结合的研究方法的研究方法2复习回顾：复习回顾：问题问题1 1：卢瑟福的核式结构模型的主要内容是什：卢瑟福的核式结构模型的主要内容是什么？成功之处是什么？么？成功之处是什么？问题问题3 3：经典电磁理论与核心式结构的矛盾是什：经典电磁理论与核心式结构的矛盾是什么么? ?问题问题2 2：氢原子光谱的特点是什么？：氢原子光谱的特点是什么？3一、玻尔原子
3、理论的基本假设问题问题1 1：玻尔原子理论的基本假设的具体内容是：玻尔原子理论的基本假设的具体内容是什么？什么？问题问题2 2：能级，基态，激发态，跃迁的定义是什：能级，基态，激发态，跃迁的定义是什么？么？4针对原子核式结构模型提出针对原子核式结构模型提出 围围绕绕原原子子核核运运动动的的电电子子轨轨道道半半径径只只能能是是某某些些分分立立的的数数值值。即即电电子子的的轨道是量子化的。轨道是量子化的。一、玻尔原子理论的基本假设一、玻尔原子理论的基本假设假说假说1 1：轨道量子化：轨道量子化分立轨道分立轨道分立轨道分立轨道新 课 讲 授5针对原子的稳定性提出针对原子的稳定性提出 电电子子在在不不
4、同同的的轨轨道道上上运运动动，原原子子处处于于不不同同的的状状态态。玻玻尔尔指指出出，原原子子在在不不同同的的状状态态中中具具有有不不同同的的能能量量，所所以以原原子子的的能能量量也也是是量量子子化化的的。在在这这些些状状态态中中原子是稳定的。原子是稳定的。假说假说2 2：能级：能级( (定态定态) )假说假说6针对原子光谱是针对原子光谱是线状谱提出线状谱提出假说假说3 3：频率条件：频率条件( (跃迁假说跃迁假说) )E412345E1E3E2E5En 原原子子在在始始、末末两两个个能能级级 E Em m 和和 E En n ( ( E Em m E En n ) ) 间间跃跃迁迁时时，发发
5、射射 ( (或或吸吸收收) ) 光光子子的的频频率率可可以以由由前前后后能能级的能量差决定：级的能量差决定：7 能级：能级：量子化的能量值。量子化的能量值。 定态：定态：原子中具有确定能量的稳定状态。原子中具有确定能量的稳定状态。基态：能量最低的状态基态：能量最低的状态( (离核最近离核最近) )基态基态激发态：其他的能量状态激发态：其他的能量状态激激发发态态量量子子数数123轨轨道道与与能能级级相相对对应应E412345E1E3E2E5En8rn = n2r1En = E1/n2r1 = 0.053 nm （n = 1，2，3，）玻尔从上述假设出发，利用库仑定律和牛顿运动定律，玻尔从上述假设
6、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。计算出了氢电子可能的轨道半径和对应的能量值。二、玻尔模型对氢原子光谱的解释二、玻尔模型对氢原子光谱的解释9问题问题3、如何由轨道半径公式推导出能量公式？、如何由轨道半径公式推导出能量公式？问题问题4 4、随着轨道半径的增大，原子的能量是增、随着轨道半径的增大，原子的能量是增大还是减小？电子的动能和电势能是增大还是大还是减小？电子的动能和电势能是增大还是减小？减小？ 102. 2. 这这里里的的电电势势能能 E Ep p0 0，原原因因是是规规定定了了无无限限远远处处的的电电势势能能为为零零。这样越是距离原子核近的轨道
7、电势能越小。这样越是距离原子核近的轨道电势能越小。 3. 3. 量量子子数数 n n = = 1 1定定态态，能能量量值值最最小小，电电子子动动能能最最大大，电电势势能能最最小；小；量子数越大，能量值越大，电子动能越小，电势能越大量子数越大，能量值越大，电子动能越小，电势能越大。4. 4. 跃跃迁迁时时电电子子动动能能、电电势势能能与与原原子子的的能能量量变变化化：当当轨轨道道半半径径减减小小时时，库库仑仑引引力力做做正正功功，电电势势能能 E Ep p 减减小小，电电子子动动能能增增大大，原原子子的的能能量量减减小小。反反之之，轨轨道道半半径径增增大大时时，库库仑仑引引力力做做负负功功，电电
8、势势能增大，电子动能减小，原子的能量增大。能增大，电子动能减小，原子的能量增大。请请 注注 意意11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= 问题问题5 5：巴尔末公式有正整数：巴尔末公式有正整数 n n 出现，这里我们也出现，这里我们也用正整数用正整数 n n 来标志氢原子的能级。它们之间是否来标志氢原子的能级。它们之间是否有某种关系？有某种关系？巴尔末公式：巴尔末公式：12123450 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
9、）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成功解释了氢光成功解释了氢光谱的所有谱线谱的所有谱线+ +131.1.从从高高能级向能级向低低能级跃迁能级跃迁发射光子：发射光子：以光子形式辐射以光子形式辐射出去（原子发光现象）。出去（原子发光现象）。2. 2. 从从低低能级向能级向高高能级跃迁能级跃迁(1) (1) 吸收光子吸收光子对对于于能能量量大大于于或或等等于于13.6eV13.6eV的的光光子子( (电电离离) )；对对于于能能量量小于小于13.6eV13.6eV的光子的光子( (要么全被吸收，要么不吸收要么全被吸收，要么不吸收) )。(2) (2)
10、吸收实物粒子能量吸收实物粒子能量只只要要实实物物粒粒子子动动能能足足以以使使氢氢原原子子向向高高能能级级跃跃迁迁，就就能能被被氢氢原原子子吸吸收收全全部部或或部部分分动动能能而而使使氢氢原原子子向向高高能能级级跃跃迁，多余能量仍为实物粒子的动能。迁，多余能量仍为实物粒子的动能。提提升升14问题问题6 6、能级跃迁时一群氢原子辐射光子的频率、能级跃迁时一群氢原子辐射光子的频率的种类是多少种？能级跃迁时一个氢原子辐射光的种类是多少种？能级跃迁时一个氢原子辐射光子的频率的种类是多少种子的频率的种类是多少种 ？这两种情况一样吗？这两种情况一样吗？ 15三、玻尔模型的局限性三、玻尔模型的局限性问题问题1
11、 1：玻尔原子理论的局限性是什么？：玻尔原子理论的局限性是什么？问题问题2 2、正确的理论是什么？、正确的理论是什么？16 玻尔理论玻尔理论成功成功成功成功的解释并预言了氢原子辐射的电磁的解释并预言了氢原子辐射的电磁波的问题，但是也有它的波的问题，但是也有它的局限性局限性在解决核外电子的运在解决核外电子的运动时成功引入了动时成功引入了量子量子化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和有关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困难困难氦原子光谱氦原子光谱量子化条
12、件的引进没量子化条件的引进没有适当的理论解释有适当的理论解释17汤姆孙发现电子汤姆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原子结构的认识史原子结构的认识史否否 定定建建 立立否否否否 定定定定建建建建 立立立立出现
13、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18小结玻尔的原子模型假说假说1：轨道量子化：轨道量子化假说假说2：能级（定态）假说：能级（定态）假说假说假说3：频率条件：频率条件19
