《玻爾的原子模型》PPT課件.ppt

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第十八章原子結(jié)構(gòu) 第四節(jié)玻爾的原子模型 19世紀(jì)末20世紀(jì)初 人類叩開(kāi)了微觀世界的大門(mén) 物理學(xué)家根據(jù)有研究提出了關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的各種模型 盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型能夠很好的解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 得到了多數(shù)人的支持 但是與經(jīng)典的電磁理論發(fā)生了矛盾 著名的 粒子散射實(shí)驗(yàn) 按照經(jīng)典物理學(xué)的觀點(diǎn)去推斷 在軌道上運(yùn)動(dòng)的電子帶有電荷 運(yùn)動(dòng)中要輻射電磁波 電子損失了能量 其軌道半徑不斷縮小 最終落在原子核上 由于電子軌道的變化是連續(xù)的 輻射電磁波的頻率也會(huì)連續(xù)變化 事實(shí)上 原子是穩(wěn)定的 輻射電磁波的頻率也只是某些確定的值 1 圍繞原子核運(yùn)動(dòng)的電子軌道半徑只能是某些分立的數(shù)值 這些現(xiàn)象叫做軌道量子化 2 不同的軌道對(duì)應(yīng)著不同的狀態(tài) 在這些狀態(tài)中 盡管電子在做變速運(yùn)動(dòng) 卻不輻射能量 因此這些狀態(tài)是穩(wěn)定的 定態(tài) 3 原子在不同的狀態(tài)之中具有不同的能量 所以原子的能量也是量子化的 能級(jí) 1913年玻爾提出了自己的原子結(jié)構(gòu)假說(shuō) 玻爾 現(xiàn)代物理學(xué)認(rèn)為 原子的可能狀態(tài)是不連續(xù)的 這些能量值叫做能級(jí) 原子最低能級(jí)所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)叫做基態(tài) 比基態(tài)能量高的狀態(tài)叫激發(fā)態(tài) 氫原子能級(jí) 光子的發(fā)射和吸收 原子處于高能級(jí)時(shí)會(huì)自發(fā)地向低能級(jí)躍遷 躍遷時(shí)電子所受庫(kù)侖力做正功減小電勢(shì)能 原子的能量減少以光子的形式放出能量 原子在吸收光子后則從較低能級(jí)向較高能級(jí)躍遷 電子克服庫(kù)侖引力做功增大電勢(shì)能 原子的能量增加要吸收能量 光子的發(fā)射和吸收 原子在始 末兩個(gè)能級(jí)Em和En Em En 間躍遷時(shí)發(fā)射光子的頻率可以由下式?jīng)Q定 頻率條件 輻射條件 人們?cè)缭诹私庠觾?nèi)部結(jié)構(gòu)之前就已經(jīng)觀察到了氣體光譜 不過(guò)那時(shí)候無(wú)法解釋為什么氣體光譜只有幾條互不相連的特定譜線 玻爾理論很好的解釋了氫原子的光譜 人們?cè)缭诹私庠觾?nèi)部結(jié)構(gòu)之前就已經(jīng)觀察到了氣體光譜 不過(guò)那時(shí)候無(wú)法解釋為什么氣體光譜只有幾條互不相連的特定譜線 玻爾理論很好的解釋了氫原子的光譜 原子從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)時(shí) 輻射光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)之差 由于原子的能級(jí)不連續(xù) 所以輻射的光子的能量也不連續(xù) 從光譜上看 原子輻射光波的頻率只有若干分立的值 由于不同的原子的結(jié)構(gòu)不同 能級(jí)也就不相同 它們可能輻射的光子也就具有不同的波長(zhǎng) 所以每種光譜分布都與其他元素不一樣 這樣我們就可以通過(guò)光譜的分析知道發(fā)光的是什么元素 由于這個(gè)原因 這種分立的線狀譜又叫原子光譜 玻爾從上述假設(shè)出發(fā) 利用庫(kù)侖定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律 計(jì)算出了氫的電子可能的軌道半徑和對(duì)應(yīng)的能量 氫原子能級(jí) 二 玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋 氫原子的能級(jí)圖 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(kāi)系 普豐德系 二 玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋 氫原子能級(jí)躍遷與光譜圖 巴耳末系 問(wèn)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(lái)標(biāo)志氫原子的能級(jí) 它們之間是否有某種關(guān)系 巴爾末公式 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(duì)氫光譜的解釋 H H H H 二 玻爾理論對(duì)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 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(wèn)題 但是也有它的局限性 在解決核外電子的運(yùn)動(dòng)時(shí)成功引入了量子化的觀念 同時(shí)又應(yīng)用了 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(wèn)題上遇到了很大的困難 當(dāng)原子處于不同的能級(jí)時(shí) 電子在各處出現(xiàn)的概率是不一樣的 如果用疏密不同的點(diǎn)子表示電子在各個(gè)位置出現(xiàn)的概率 畫(huà)出圖來(lái) 就像云霧一樣 可以形象的稱做電子云 鞏固練習(xí) 當(dāng)氫原子位于n 4的能級(jí)時(shí) 可能發(fā)生的躍遷有哪些 請(qǐng)配合作圖加以解釋 2007天津卷 右圖為氫原子能級(jí)的示意圖 現(xiàn)有大量的氫原子處于 的激發(fā)態(tài) 當(dāng)向低能級(jí)躍遷時(shí)輻射出若干不同頻率的光 關(guān)于這些光下列說(shuō)法正確的是 最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象的光是由 能級(jí)躍到 能級(jí)產(chǎn)生的 頻率最小的光是由 能級(jí)躍遷到 能級(jí)產(chǎn)生的 這些氫原子總共可輻射出 種不同頻率的光 用 能級(jí)躍遷到 能級(jí)輻射出的光照射逸出功為6 34 的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng) D 2007全國(guó)卷 用大量具有一定能力的電子轟擊大量處于基態(tài)的氫原子 觀測(cè)到了一定數(shù)目的光譜線 調(diào)高電子的能力在此進(jìn)行觀測(cè) 發(fā)現(xiàn)光譜線的數(shù)目比原來(lái)增加了5條 用 n表示兩側(cè)觀測(cè)中最高激發(fā)態(tài)的量子數(shù)n之差 E表示調(diào)高后電子的能量 根據(jù)氫原子的能級(jí)圖可以判斷 n和E的可能值為 A n 1 13 22eV E 13 32eVB n 2 13 22eV E 13 32eVC n 1 12 75eV E 13 06eVD n 2 12 75eV E 13 06Ev AD