当前位置:首页 >> 理化生 >>

18.4 波尔的原子模型


回顾科学家对原子结构的认识史
汤姆孙的西 瓜模型 出现矛盾

汤姆孙发现电子

否定

原子不可割

建立

α 粒子散射实验

否定

汤姆孙的西 瓜模型

建立

卢瑟福的核 式结构模型<

br />
出现矛盾 原子稳定性事实 氢光谱实验 卢瑟福的核 式结构模型

否定

建立

?

1913年玻尔提出了自己的原子结构假说
一、玻尔的原子结构假说 1、围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的

数值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。 ——针对原子的核式结构模型

玻尔

1913年玻尔提出了自己的原子结构假说
2、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 ——针对原子的稳定性 化的

v
玻尔

r

m

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 基态:能量最低的状态(离核最近)

激发态:其他的状态
5 4 3

量 子 数

E5 E4 E3 E2



激发态 定 态 —基态

v r

m



E1

能级图

注:原子的能量指电子绕核动能和电子、 原子核系统的势能之和

轨道图

1.关于玻尔的原子模型理论,下面说法正确的是( ) B A.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 C.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
2.根据玻尔理论,氢原子中量子数n越大( A.电子的轨道半径越大 ACD B.核外电子的速率越大 C.氢原子能级的能量越大 D.核外电子的电势能越大
解析:(1)n越大,电子距核越远,轨道半径越大。A对 (2)库伦力提供向心力。Ke2/r2=mv2/r.则mv2=Ke2/r。R越大,v 越小。或电子远离核时,库伦力做负功,动能减小,势能增大。 (3)n越大,所处能级能量越大。

)

1913年玻尔提出了自己的原子结构假说
--跃字包含“不连续”的意思

3、当电子从能量较高的定态轨道(其 能量记为Em)跃迁到能量较低的定 态轨道(能量记为En,m>n)时,会 放出能量为hν的光子(h是普朗克常 量),这个光子的能量由前后两个能 级的能量差决定,即hν=Em-En 称为频率条件,又称辐射条件
玻尔 ——针对原子光谱是线状谱提出

光子的发射和吸收 (电子克服库仑引力做功增 大电势能,原子的能量增加) 吸收光子





跃迁
辐射光子
(电子所受库仑力做正 功减小电势能,原子的 能量减少)

激 发 态

二、玻尔理论对氢光谱的解释
n

量子数

E /eV 0 -0.54 -0.85 -1.51 -3.4

n?∞:电子脱 ∞ 离核束缚

5 4 3

2

1

-13.6

氢原子能级图

玻尔理论对氢光谱的解释
1、向低轨道跃迁
跃迁时发射光子的能量:
n


发射光子
量子数 E /eV
0 -0.54 -0.85 -1.51 -3.4

光子的能量必须等于能级差 处于激发态的原子是不 稳定的可自发地经过一 次或几次跃迁达基态
说明:由于能级是分立的, 所以放出的光子的能量也是 分立的,因此原子的发射光 谱只有一些分立的亮线。

5 4 3 2

1

-13.6

玻尔理论对氢光谱的解释
2、向高轨道跃迁
跃迁时吸收光子的能量:
跃迁条件:
n ∞ 量子数 E /eV 0

吸收光子

吸收光子的能量必须等于能级差 因此吸收光谱也是一些分立的暗线
电离条件:

5 4 3 2

-0.54 -0.85 -1.51
-3.4

使原子电离,破坏了原子结构,不再 符合频率条件 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---电离

1

-13.6

n ∞ 5 4 3 2

E/eV 0 - 0.54 - 0.85

思考:在具有下列能量 的光子中,能被基态氢 离子吸收而发生跃迁 的是( )
A.13.6eV B.12.75eV C.10ev D.1.9eV

帕邢系 巴耳末系 跃迁条件的考察

-1.51 - 3.4

分析:E=hv=En-E1。 En=E+E1=hv+E1
En=E+E1 计算 值 结果 是 是



-13.6

赖曼系

A B

0 -0.85

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

C
D

-3.6
-11.7




思考与讨论:
要使处于基态的氢原子从基态跃迁到n=4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 n 量子数 E /eV 率不同的光? 2 分别能量为11eV、15eV的光子照射处于基态的氢原子,
解析:E1=-13.6eV,E4=-0.85eV

结果如何?

∞ 5 4 3 2

0 -0.54 -0.85 -1.51 -3.4

由基态跃迁到激发态需吸收能量
可用一定频率的光照射。 则:吸收光子的能量hv=E4-E1。 V=(-0.85+13.6)x1.6x10-19/6.63x10-34 =3.08x1015Hz

1

-13.6

6种

3.试计算处于基态的氢原子吸收波长为多 少的光子时,电子可以跃迁到n=2的轨道 上.已知氢原子能级公式En = -13.6/n2eV(n =1,2,3……)
解析: 基态的能量E1=-13.6ev 在n=2轨道上的能量E2=-13.6/22=-3.4ev 则△E=hv=hc/?=??E2-E1。 ?=??1.22x10-7m

4、下面关于玻尔理论的解释中,不正确的说法是 ( ) C A、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 B、原子中,虽然核外电子不断运动,但只要能量状 态不改变,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 且这些轨道是不连续的

5、按照玻尔理论,一个氢原子中的电子从一半径为ra的 圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上,已知 ra>rb,则在此过程中( C ) A、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 C、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

学以致用

6.对玻尔理论的下列说法中,正确的是 ( ACD )
A、继承了卢瑟福的原子模型,但对原子能 量和电子轨道引入了量子化假设 B、对经典电磁理论中关于“做加速运动的 电荷要辐射电磁波”的观点表示赞同 C、用能量转化与守恒建立了原子发光频率 与原子能量变化之间的定量关系

D、玻尔的两个公式是在他的理论基础上利 用经典电磁理论和牛顿力学计算出来的

7.氢原子的核外电子由一个轨道跃迁到另一个轨道 时,可能发生的情况是( ) BC A.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 C.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,原子势能减小
分析:(1)由高轨道跃迁到低轨道时。库仑力做正功,动能增加、 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。库仑力做负功,动能减小、势能 增大。从外界吸收辐射光子、能量增大。 放出光子则电子向较低定态跃迁,r减小、库仑力做正功、动能 增大、势能减小。 吸收光子则电子向较高定态跃迁,r增大、库仑力做负功、动能 减小、势能增大。

8.如图所示,大量氢原子处于能级n=4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( ) C A.最多只能放出4种不同频率的光子 B.从n=4能级跃迁到n=1能级放出的光子波长最长 C.从n=4能级跃迁到n=1能级放出的光子频率最高 D.从n=4能级跃迁到n=3能级放出的光子波长等于 从n=2能级跃迁到n=1能级放出的光子波长
分析(1)对于大量氢原子:
辐射光谱条数(对于频率) N=n(n-1)/2=6 (2)由△E=hv=hc/?=??E4-E1解题 (3)由hv1=E3-E2,hv2=E2-E1可知 频率不同,波长不同。

三、玻尔模型的局限性

玻尔理论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

同时又应用了“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.

氦原子光谱

拓展与提高
否定 建立

原子结构的认识史

汤姆孙的西 建 原子不可割 观 汤姆孙发现电子 瓜模型 怎样修改玻尔模型? 立 察 出现矛盾 科 思想:必须彻底放弃经典概念? 与 学 实 否定 汤姆孙的西 卢瑟福的核 建立 关键:用电子云概念取代经典的轨道概念 α 粒子散射实验 模 瓜模型 式结构模型 验 型 出现矛盾 所 提 获 出 原子稳定性事实 卢瑟福的核 建立 得 否定 玻尔模型 式结构模型 科 氢光谱实验 的 学 出现矛盾 假 事 否定 量子力学 建立 玻尔模型 复杂(氦)原子 电子在某处单位体积内出现的概率——电子云 说 理论 实 光谱

?

小结
知识点1 玻尔原子理论的基本假设
1.轨道量子化与定态 (1)轨道量子化:原子中的电子在 库仑力 的作用下,绕 原子核做圆周运动,电子运动轨道的 半径 不是任意的,而 是 量子 化的。电子在这些轨道上绕核的转动是稳定 的,不 产生电磁 辐射。

小结
(2)定态:当电子在不同的轨道上运动时,原子处于不同 的状态 。原子在不同的状态 中具有不同的能量,因此,原子 的能量是 量子 化的。这些量子 化的能量值叫做 能级,原子中 这些具有确定能量的稳定状态,称为 定态。 ①基态:能量最低 的状态叫做基态。 ②激发态:基态 之外的能量状态叫做激发态。

小结
2.频率条件 电子从能量 较高 的定态轨道跃迁到能量 较低 的定态轨 道时,会向外辐射能量,辐射的能量是一份一份 的,光子的 能量由两个能级的 能量差 决定。
Hν =Em-En

这个式子称为频率条件,也叫 辐射 条件,式中的h为普 朗克常量,ν为光子的 频率 。

小结
知识点2 玻尔理论对氢光谱的解释

原子从 高 能态向 低 能态跃迁时,放出的光子的能量等 于前后两个能级之 差 ,由于原子的能级是 分立 的,所以放 出的光子的能量也是 分立 的,因此原子的发射光谱只有一 些 分立 的亮线。

小结
知识点3 玻尔理论的局限性
1.玻尔理论的成功之处 玻尔理论第一次将 量子观念引入原子领域。 提出了 定态 和 跃迁 的概念,成功解释了 氢原子光谱的 实验规律。 2.玻尔理论的局限性 过多地保留了经典 理论,即保留 经典粒子的观念,把电 子的运动看做经典力学描述下的 轨道 运动。

小结
3.电子云 原子中的电子 没有 确定的坐标值,我们只能描述电子在 某个位置出现 概率的多少,把电子这种 概率 分布用疏密不同 的点表示时,这种图象就像云雾一样分布在原子核周围,故 称电子云。

跃迁时电子动能、原子势能、原子能量的变化
1.当n减小即轨道半径减小时。库仑力做正功,电子动能增加、 原子势能减小、向外辐射能量,原子能量减小。

2.当n增大即轨道半径增大时。库仑力做负功,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。
一个原子和一群原子 氢原子核外只有一个电子,这个电子在某个时刻只能处在某 一个可能的轨道上,在某段时间内,由某一轨道跃迁到另一 个轨道时,可能的情况只有一种,但是如果容器中盛有大量 的氢原子,这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现 了.即: 一群氢原子处于量子数为 n 的激发态时,可

n?n-1? 能辐射出的光谱条数为 N= =C2 n,而一个氢原 2
子处于量子数为 n 的激发态上时,最多可辐射出 n- 1 条光 谱线.


相关文章:
§18.4 波尔的原子模型
在线互动式文档分享平台,在这里,您可以和千万网友分享自己手中的文档,全文阅读其他用户的文档,同时,也可以利用分享文档获取的积分下载文档
18.4波尔的原子模型
在线互动式文档分享平台,在这里,您可以和千万网友分享自己手中的文档,全文阅读其他用户的文档,同时,也可以利用分享文档获取的积分下载文档
18.4 玻尔的原子模型
在线互动式文档分享平台,在这里,您可以和千万网友分享自己手中的文档,全文阅读其他用户的文档,同时,也可以利用分享文档获取的积分下载文档
练习18.4玻尔的原子模型
不能使氢原子从 n=2 跃迁到 n=3 的能级 2 15.玻尔原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律,氢原子能级图如图所示,当氢原子从 n=4 的能级跃 迁到 n=2...
昭通市中学18.4《波尔的原子模型》学案
在线互动式文档分享平台,在这里,您可以和千万网友分享自己手中的文档,全文阅读其他用户的文档,同时,也可以利用分享文档获取的积分下载文档
18.4波尔的原子模型 学案
在线互动式文档分享平台,在这里,您可以和千万网友分享自己手中的文档,全文阅读其他用户的文档,同时,也可以利用分享文档获取的积分下载文档
教法分析18.4 玻尔的原子模型
在线互动式文档分享平台,在这里,您可以和千万网友分享自己手中的文档,全文阅读其他用户的文档,同时,也可以利用分享文档获取的积分下载文档
物理:18.4《波尔的原子模型》测试
在线互动式文档分享平台,在这里,您可以和千万网友分享自己手中的文档,全文阅读其他用户的文档,同时,也可以利用分享文档获取的积分下载文档
学案选修3-5·18-4波尔原子模型(1课时)
在线互动式文档分享平台,在这里,您可以和千万网友分享自己手中的文档,全文阅读其他用户的文档,同时,也可以利用分享文档获取的积分下载文档
更多相关标签:
玻尔原子模型 | 玻尔的原子模型 | 玻尔的原子模型ppt | 玻尔氢原子模型 | 玻尔原子结构模型 | 玻尔的原子模型教案 | 玻尔氢原子理论 | 玻尔原子理论 |