高中物理《玻爾的原子模型》課件三（26張PPT）（新人教版選修3-5）

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歡迎進(jìn)入物理課堂 2 柳河七彩的夜景 湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子 湯姆孫的西瓜模型 粒子散射實(shí)驗(yàn) 盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型 回顧科學(xué)家對原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識史 原子不可割 湯姆孫的西瓜模型 原子穩(wěn)定性事實(shí)氫光譜實(shí)驗(yàn) 盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型 出現(xiàn)矛盾 出現(xiàn)矛盾 4 人民教育出版社 物理 選修3 5 18 4玻爾的原子模型 5 一 玻爾原子理論的基本假設(shè) 三個(gè)重要假設(shè) 假說1 軌道量子化 針對原子核式結(jié)構(gòu)模型提出 圍繞原子核運(yùn)動的電子軌道半徑只能是某些分立的數(shù)值 且電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動是穩(wěn)定的 不產(chǎn)生電磁輻射 6 一 玻爾原子理論的基本假設(shè) 原子在不同的軌道上運(yùn)動時(shí) 原子處于不同的狀態(tài) 波爾指出 原子的不同的狀態(tài)中具有不同的能量 所以原子的能量也量子化的 三個(gè)重要假設(shè) 假說2 能量量子化 針對原子的穩(wěn)定性提出 能級 量子化的能量值 定態(tài) 原子中具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài) 一 玻爾原子理論的基本假設(shè) 三個(gè)重要假設(shè) 假說2 能量量子化 能級圖 軌道圖 1 2 3 8 基態(tài) 激發(fā)態(tài) 躍遷 吸收光子 電子所受庫侖力做正功減小電勢能 原子的能量減少 輻射光子 光子的發(fā)射和吸收 9 光子的發(fā)射和吸收 10 一 玻爾原子理論的基本假設(shè) 一 玻爾原子理論的基本假設(shè) 三個(gè)重要假設(shè) 假說3 頻率條件 躍遷假說 針對原子光譜是線狀譜提出 當(dāng)電子從能量較高的定態(tài)軌道 其能量記為 m 躍遷到能量較低的定態(tài)軌道 能量記為 n m n 時(shí) 會放出能量為h 的光子 h是普朗克常量 這個(gè)光子的能量由前后兩個(gè)能級的能量差決定 即h m n稱為頻率條件 又稱輻射條件 11 原子在始 末兩個(gè)能級Em和En Em En 間躍遷時(shí)發(fā)射光子的頻率可以由前后能級的能量差決定 一 玻爾原子理論的基本假設(shè) 一 玻爾原子理論的基本假設(shè) 一 玻爾原子理論的基本假設(shè) 三個(gè)重要假設(shè) 假說3 頻率條件 躍遷假說 針對原子光譜是線狀譜提出 12 玻爾從上述假設(shè)出發(fā) 利用庫侖定律和牛頓運(yùn)動定律 計(jì)算出了氫的電子可能的軌道半徑和對應(yīng)的能量 氫原子能級 二 玻爾理論對氫光譜的解釋 13 氫原子的能級圖 演示 13 6 3 4 1 51 0 85 0 54 0eV n E eV 基態(tài) 激發(fā)態(tài) 賴曼系 巴耳末系 帕邢系 布喇開系 普豐德系 二 玻爾理論對氫光譜的解釋 氫原子能級躍遷與光譜圖 巴耳末系 問題1 巴爾末公式有正整數(shù)n出現(xiàn) 這里我們也用正整數(shù)n來標(biāo)志氫原子的能級 它們之間是否有某種關(guān)系 巴爾末公式 15 n 6 n 5 n 4 n 1 n 3 n 2 根據(jù) E hv c v又E 1 89eV 3 03 10 19J所以 hc E 6 63 10 34 3 0 10 8 3 03 10 19J 6 57 10 7 m 巴爾末系 二 玻爾理論對氫光譜的解釋 H H H H 16 二 玻爾理論對氫光譜的解釋 H H H H n 6 n 5 n 4 n 1 n 3 n 2 巴爾末系氫吸收光譜 17 二 玻爾理論對氫光譜的解釋 問題1 巴爾末公式有正整數(shù)n出現(xiàn) 這里我們也用正整數(shù)n來標(biāo)志氫原子的能級 它們之間是否有某種關(guān)系 問題2 氣體導(dǎo)電發(fā)光機(jī)理是什么 問題3 試解釋原子光譜為什么是線狀光譜 問題4 不同元素的原子為什么具有不同的特征譜線 閱讀教材P58 P59 小組討論回答以下幾個(gè)問題 18 玻爾理論成功的解釋并預(yù)言了氫原子輻射的電磁波的問題 但是也有它的局限性 在解決核外電子的運(yùn)動時(shí)成功引入了量子化的觀念 同時(shí)又應(yīng)用了 粒子 軌道 等經(jīng)典概念和有關(guān)牛頓力學(xué)規(guī)律 除了氫原子光譜外 在解決其他問題上遇到了很大的困難 三 玻爾模型的局限性 氦原子光譜 量子化條件的引進(jìn)沒有適當(dāng)?shù)睦碚摻忉?湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子 湯姆孫的西瓜模型 粒子散射實(shí)驗(yàn) 盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型 原子不可割 湯姆孫的西瓜模型 原子穩(wěn)定性事實(shí)氫光譜實(shí)驗(yàn) 盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型 出現(xiàn)矛盾 出現(xiàn)矛盾 玻爾模型 復(fù)雜 氦 原子光譜 量子力學(xué)理論 玻爾模型 觀察與實(shí)驗(yàn)所獲得的事實(shí) 出現(xiàn)矛盾 建立科學(xué)模型提出科學(xué)假說 拓展與提高 怎樣修改玻爾模型 思想 必須徹底放棄經(jīng)典概念 關(guān)鍵 用電子云概念取代經(jīng)典的軌道概念 電子在某處單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率 電子云 原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識史 20 學(xué)以致用 若大量氫原子處于主量子數(shù)的激發(fā)態(tài) 會輻射幾種頻率的光 在哪兩個(gè)能級之間躍遷 最短波長光的頻率是多少 n 5 其中波長最短的光是 例1 22 練習(xí) 對玻爾理論的下列說法中 正確的是 A 繼承了盧瑟福的原子模型 但對原子能量和電子軌道引入了量子化假設(shè)B 對經(jīng)典電磁理論中關(guān)于 做加速運(yùn)動的電荷要輻射電磁波 的觀點(diǎn)表示贊同C 用能量轉(zhuǎn)化與守恒建立了原子發(fā)光頻率與原子能量變化之間的定量關(guān)系D 玻爾的兩個(gè)公式是在他的理論基礎(chǔ)上利用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計(jì)算出來的 ACD 學(xué)以致用 23 注意夫蘭克一赫茲實(shí)驗(yàn) 方法和原理 使加速的電子通過低壓汞蒸氣 與汞原子發(fā)生碰撞 測量電子損失的能量和汞原子獲得的能量 24 實(shí)驗(yàn)的結(jié)果 表現(xiàn)在接收極電流隨K G間電壓的變化關(guān)系圖 會分析此圖 是做出結(jié)論的關(guān)鍵 夫蘭克 赫茲管的IA UG2K曲線 證明了汞原子能量量子化 該實(shí)驗(yàn)卓越的設(shè)計(jì)思想和實(shí)驗(yàn)技巧 以及它在建立原子量子學(xué)說方面做出的貢獻(xiàn) 受到人們的贊譽(yù) 盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說與經(jīng)典電磁理論的矛盾 一 原子是穩(wěn)定的 電子繞核運(yùn)動將不斷向外輻射電磁波 電子損失了能量 其軌道半徑不斷縮小 最終落在原子核上 而使原子變得不穩(wěn)定 經(jīng)典理論認(rèn)為 事實(shí) 盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說與經(jīng)典電磁理論的矛盾 二 由于電子軌道的變化是連續(xù)的 輻射電磁波的頻率等于繞核運(yùn)動的頻率 連續(xù)變化 原子光譜應(yīng)該是連續(xù)光譜 經(jīng)典理論認(rèn)為 事實(shí) 原子光譜是不連續(xù)的線狀譜 27 柳河七彩的夜景 氣體導(dǎo)時(shí)發(fā)光的原理是什么 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全