2-4 波尔的原子模型 轨道假设轨道假设4 3 2 14 3 2 1 E4E3E2E1定态假设定态假设1回想科学家回想科学家对原子构造的原子构造的认识史史汤姆姆孙发现电子子汤姆孙的枣糕模型不能解不能解释粒子散射粒子散射实验卢瑟福的核式构造模型存在困难：原子的稳定性原子光谱的分立特征2玻玻尔的原子模型的原子模型 4 3 2 1 E4E3E2E1能级假设能级假设跃迁假设跃迁假设4 3 2 1 E4E3E2E1轨道假设轨道假设4 3 2 1h=E初初 E末末En=rn=n2r1玻尔玻尔188519623一、玻一、玻尔原子原子实际的三个根本假的三个根本假设假假说1:1:轨道量子化道量子化+分分 立立 轨 道道针对原子核式构造模型提出原子核式构造模型提出 围绕围绕原子核运原子核运原子核运原子核运动动的的的的电电子子子子轨轨道半径只能道半径只能道半径只能道半径只能是某些分立的数是某些分立的数是某些分立的数是某些分立的数值值。 且且且且电电子在子在子在子在这这些些些些轨轨道上道上道上道上绕绕核的核的核的核的转动转动是是是是稳稳定的，不定的，不定的，不定的，不产产生生生生电电磁磁磁磁辐辐射射射射4+m rv能能能能级级：量子化的能量：量子化的能量：量子化的能量：量子化的能量值值定定定定态态：原子中具有确定能量的：原子中具有确定能量的：原子中具有确定能量的：原子中具有确定能量的稳稳定形状定形状定形状定形状量量量量子子子子数数数数基基基基态态：能量最低的形状离核最近：能量最低的形状离核最近：能量最低的形状离核最近：能量最低的形状离核最近基基态态激激激激发态发态：其他的形状：其他的形状：其他的形状：其他的形状激激激激发态发态假说假说2:2:能量量子化能量量子化能能级图轨道道图1 1 1 12 2 2 23 3 3 3一、玻一、玻尔原子原子实际的三个根本假的三个根本假设针对原子的原子的稳定性提出定性提出5+n EmEn假假说3:3:频率条件率条件跃迁假迁假说针对原子光原子光谱是是线状状谱提出提出 当当电子从能量子从能量较高的定高的定态轨道其能量道其能量记为m m跃迁到能量迁到能量较低的定低的定态轨道能量道能量记为n n，mnmn时，会放出能量，会放出能量为hh的光子的光子h h是是普朗克常量，普朗克常量，这个光子的能量由前后两个能个光子的能量由前后两个能级的能量差决的能量差决议，即即hhm-m-n n称称为频率条件，又称率条件，又称辐射条件射条件一、玻一、玻尔原子原子实际的三个根本假的三个根本假设6基基态态激发激发态态跃跃迁迁迁迁电子抑制库仑引力做功增大电势能，原电子抑制库仑引力做功增大电势能，原子的能量添加子的能量添加吸收光子吸收光子吸收光子吸收光子电子所受子所受库仑力做正功减小力做正功减小电势能，能，原子的能量减少原子的能量减少辐辐射光子射光子射光子射光子光子的发射和吸收光子的发射和吸收吸收吸收辐射光子的能量由前后两个能射光子的能量由前后两个能级的能量的能量差决差决议，即即hhm-m-n n7玻尔实际的主要内容：玻尔实际的主要内容： 1 1、原子只能、原子只能处于一系列不延于一系列不延续的能量形状中，在的能量形状中，在这些形状中原子是些形状中原子是稳定的，定的，电子子虽然然绕核运核运动，但并不向外，但并不向外辐射能量。射能量。这些形状叫定些形状叫定态。2 2、原子从一种定态设能量为、原子从一种定态设能量为E E初跃迁到另一种定态设能量为初跃迁到另一种定态设能量为E E终时，它辐射或终时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决议，即吸收一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决议，即E初初 E终终. h v=3 3、原子的不同能量形状跟、原子的不同能量形状跟电子沿不同的子沿不同的圆形形轨道道绕核运核运动相相对应。原子的定。原子的定态是不延是不延续的，因此的，因此电子的能子的能够轨道的分布也是不延道的分布也是不延续的。的。8为什么氢光谱是线状光谱？n=4n=3n=2n=1吸收能量释放能量氢原子从一个电子层跃迁到另一个电子层时，吸收或释放一定的能量，就会吸收或释放一定波长的光，所以得到线状光谱9二、玻尔实际对氢光谱的解释二、玻尔实际对氢光谱的解释n n ：电电电电子脱离核束子脱离核束子脱离核束子脱离核束缚缚缚缚1 12 23 34 45 5 n n量子数量子数量子数量子数-13.6-13.6-3.4-3.4-1.51-1.51-0.85-0.85-0.54-0.540 0E /eVE /eV氢氢原子能原子能原子能原子能级图级图10-13.6-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540 eVnE/eVE/eV 基态基态基态基态激激激激发发发发态态态态赖赖曼系曼系曼系曼系巴耳巴耳巴耳巴耳末系末系末系末系帕邢系帕邢系帕邢系帕邢系布布布布喇喇喇喇开开开开系系系系普普普普丰丰丰丰德德德德系系系系二、玻尔实际对氢光谱的解释二、玻尔实际对氢光谱的解释氢氢原原原原子能子能子能子能级图级图111 1、向低、向低、向低、向低轨轨轨轨道道道道跃跃跃跃迁迁迁迁1 12 23 34 45 5 n n量子数量子数量子数量子数-13.6-13.6-3.4-3.4-1.51-1.51-0.85-0.85-0.54-0.540 0E /eVE /eV处处于激于激于激于激发态发态的原子是不的原子是不的原子是不的原子是不稳稳定的定的定的定的, ,可自可自可自可自发发地地地地经过经过一次或几次一次或几次一次或几次一次或几次跃跃迁达基迁达基迁达基迁达基态态跃跃迁迁迁迁时发时发射光子的能量：射光子的能量：射光子的能量：射光子的能量：发发射光子射光子射光子射光子光子的能量必需等于能光子的能量必需等于能光子的能量必需等于能光子的能量必需等于能级级差差差差二、玻尔实际对氢光谱的解释二、玻尔实际对氢光谱的解释122 2、向高、向高、向高、向高轨轨轨轨道道道道跃跃跃跃迁迁迁迁1 12 23 34 45 5 n n量子数量子数量子数量子数-13.6-13.6-3.4-3.4-1.51-1.51-0.85-0.85-0.54-0.540 0E /eVE /eV吸收光子吸收光子吸收光子吸收光子光子的能量必需等于能光子的能量必需等于能光子的能量必需等于能光子的能量必需等于能级级差差差差使原子使原子使原子使原子电电离，破坏了原子构造，不再符合离，破坏了原子构造，不再符合离，破坏了原子构造，不再符合离，破坏了原子构造，不再符合频频率条件率条件率条件率条件电电子吸收能量抑制核的引力，脱离原子，子吸收能量抑制核的引力，脱离原子，子吸收能量抑制核的引力，脱离原子，子吸收能量抑制核的引力，脱离原子，变变成自在成自在成自在成自在电电子的景子的景子的景子的景象象象象-电电离离离离跃跃迁条件：迁条件：迁条件：迁条件：电电离条件：离条件：离条件：离条件：跃跃迁迁迁迁时时吸收光子的能量：吸收光子的能量：吸收光子的能量：吸收光子的能量：二、玻尔实际对氢光谱的解释二、玻尔实际对氢光谱的解释13跃迁时电子动能、原子势能、原子能量的变化跃迁时电子动能、原子势能、原子能量的变化1.1.当当n n减小即轨道半径减小时。库仑力做正功，电子动能添加、原子势能减小、向外辐射能量，减小即轨道半径减小时。库仑力做正功，电子动能添加、原子势能减小、向外辐射能量，原子能量减小。原子能量减小。2.2.当当n n增大即轨道半径增大时。库伦力做负功，电子动能减小、原子势能增大、从外界吸收能增大即轨道半径增大时。库伦力做负功，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。量，原子能量增大。14 玻玻玻玻尔实际胜尔实际胜利的解利的解利的解利的解释释并并并并预预言了言了言了言了氢氢原子原子原子原子辐辐射的射的射的射的电电磁波的磁波的磁波的磁波的问题问题，但是也有它的，但是也有它的，但是也有它的，但是也有它的局限性局限性局限性局限性在在处理核外理核外电子的运子的运动时胜利引入了量子化利引入了量子化的的观念念同同时又运用了又运用了“粒子、粒子、轨道等道等经典概念和有关牛典概念和有关牛顿力学力学规律律除了氢原子光谱外，在处理其他问题上遇到了很大的困难三、玻尔模型的局限性三、玻尔模型的局限性氦原子光氦原子光谱谱量子化条件的量子化条件的引进没有适当引进没有适当的实际解释。的实际解释。15怎怎怎怎样样修正玻修正玻修正玻修正玻尔尔模型？模型？模型？模型？思想：必需思想：必需思想：必需思想：必需彻彻底放弃底放弃底放弃底放弃经经典概念？典概念？典概念？典概念？关关关关键键：用：用：用：用电电子云概念取代子云概念取代子云概念取代子云概念取代经经典的典的典的典的轨轨道概念道概念道概念道概念电子在某子在某处单位体位体积内出内出现的概率的概率电子云子云16小小结结： 1轨道量子化假道量子化假说 2能量量子化假能量量子化假说 3跃迁假迁假说：验证：氢原子光原子光谱 弗弗兰克克赫赫兹实验rn = n2r1En=E1/n2玻尔的原子构造假说：玻尔的原子构造假说：17电子云子云18 1、能级：氢原子的各个定态的能量值，叫它的能级。 2、基态：在正常形状下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫基态。 3、激发态：除基态以外的能量较高的其他能级，叫做激发态。 4、原子发光景象：原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的方式辐射出去，这就是原子发光景象。 能级：能级：19n5、留意：从高能、留意：从高能级级向低能向低能级跃级跃迁迁时时放出光子；从低能放出光子；从低能级级向高能向高能级跃级跃迁迁时时能能够够是吸收光子，也能是吸收光子，也能够够是由于碰撞、加是由于碰撞、加热热等方式来等方式来传传送能量送能量 。 原子从低能原子从低能级级向高能向高能级跃级跃迁迁时时只能吸收一定只能吸收一定频频率的光子；而从率的光子；而从某一能某一能级级到被到被电电离可以吸收能量大于或等于离可以吸收能量大于或等于电电离能的任何离能的任何频频率的光子。率的光子。 如在基如在基态态，可以吸收，可以吸收E 13.6eV的任何光子，所吸收的能量除用于的任何光子，所吸收的能量除用于电电离外，都离外，都转转化化为电为电离出去的离出去的电电子的子的动动能能 。 假假设设由于碰撞原子从低能由于碰撞原子从低能级级向高能向高能级跃级跃迁迁时时，碰撞粒子的，碰撞粒子的动动能必能必需大于或等于两能需大于或等于两能级间级间的能量差。的能量差。弗弗兰兰克克赫赫兹实验兹实验。202122例例2 2、0707年天津卷图为氢原子能级的表示图，现有大年天津卷图为氢原子能级的表示图，现有大量的氢原子处于的激发态，当向低能级跃迁时辐射量的氢原子处于的激发态，当向低能级跃迁时辐射出假设干不同频率的光。关于这些光以下说法正确的选项出假设干不同频率的光。关于这些光以下说法正确的选项是是 最容易表现出衍射景象的光是由能级跃到最容易表现出衍射景象的光是由能级跃到能级产生的能级产生的频率最小的光是由能级跃迁到能级产生频率最小的光是由能级跃迁到能级产生的的这些氢原子总共可辐射出种不同频率的光这些氢原子总共可辐射出种不同频率的光用能级跃迁到能级辐射出的光照射逸出用能级跃迁到能级辐射出的光照射逸出功为功为6.346.34的金属铂能发生光电效应。的金属铂能发生光电效应。D23CD24例例5 5、现有、现有12001200个氢原子被激发到量子数为个氢原子被激发到量子数为4 4的能级上，假设这些受激氢原子最后都回到基态，那的能级上，假设这些受激氢原子最后都回到基态，那么在此过程中发出的光子总数是多少？假定处在量子数为么在此过程中发出的光子总数是多少？假定处在量子数为n n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的 。 A.1200 B.2000 C.2200 D.2400A.1200 B.2000 C.2200 D.2400解：画出表示解：画出表示图，分步，分步计算，不算，不难得出得出结论400400个，个，400400个，个，400400个，个，200200个，个，200200个，个，200200个，个，400400个，共个，共22002200个。个。25解：解：铬原子从原子从n=2n=2能能级跃迁到迁到n=1n=1能能级放能放能E2- E1=3A/4E2- E1=3A/4，从，从n=4n=4能能级上上电离的离的电离能是离能是A/16A/16，因此剩余的因此剩余的动能是能是3A/4- A/16=11 A/163A/4- A/16=11 A/16。选C C。26