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本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,*,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢。本资料仅供参考，不能作为科学依据。谢谢,第,4,节：玻尔原子模型,第十八章：原子结构,第1页,汤姆孙发觉电子,枣糕模型,粒子散射试验,核式结构模型,原子稳定性,否定,氢光谱试验,为何光谱是特征明线？,原子为何会稳定存在？,第2页,巴耳末系,n=3,4,5,莱曼系,n=2,3,4,可见光区域,紫外光区域,帕邢系,布喇开系,普丰德系,n=4,5,6,n=5,6,7,红外光区域,n=6,7,8,氢原子光谱谱线系可用一个简单公式表示以下：,由上节课学习可知：从氢气放电管能够取得氢原子光谱,第3页,卢瑟福的核式结构学说与经典电磁理论的矛盾(一),原子是稳定的,+,电子绕核运动将不停向外辐射电磁波，电子损失了能量，其轨道,半径不停缩小，,最终落在原子核上,而使原子变得,不稳定,+,经典理论认为,事实,第4页,卢瑟福的核式结构学说与经典电磁理论的矛盾(二),因为电子轨道改变是连续，辐射电磁波频率等于绕核运动频率,连续改变,原子光谱应该是,连续光谱,经典理论认为,事实,原子光谱是,不连续,是,线状谱,第5页,以上矛盾表明，从宏观现象总结出来经典电磁理论不适合用于原子这么小物体产生微观现象。为了处理这个矛盾，,1913,年丹麦物理学家玻尔在卢瑟福学说基础上，把普朗克量子理论利用到原子系统上，提出了玻尔理论。,第6页,玻尔是谁？,第7页,一、玻尔原子理论的基本假设,分 立 轨 道,针对原子核式结构模型提出,围绕原子核运动电子轨道半径只能是,满足一定条件不连续,、,分立,数值。且电子在这些轨道上绕核转动是,稳定,，不产生电磁辐射，也就是说，电子轨道是量子化,假说1:轨道量子化,+,即电子,可能,轨道是,分立,、,不连续,第8页,一、玻尔原子理论的基本假设,分 立 轨 道,针对原子核式结构模型提出,不一样轨道对应不一样状态，在这些状态中，尽管电子在做变速运动却不辐射电磁波，所以，这些状态是稳定,假说1:轨道量子化,+,对氢原子：轨道半径,r,n,=n,2,r,1,n=1,2,3,氢原子轨道半径满足条件,轨道最小半径,r,1,=0.053nm,则,r,2,=0.212nm r,3,=0.477nm,第9页,一、玻尔原子理论的基本假设,电子在不一样轨道上运动，原子处于不一样状态玻尔指出，原子在不一样状态中含有不一样能量，所以原子能量也是量子化。在这些状态中原子是稳定。,假说2:能级（定态）假说,针对原子稳定性提出,+,第10页,能级：量子化能量值。,定态：原子中含有确定能量稳定状态,量子数,基态：能量最低状态（离核最近）,基态,激发态：其它状态,激发态,一、玻尔原子理论的基本假设,假说2:能级（定态）假说,能级图,1,2,3,轨道与能级相对应,E,定态,第11页,玻尔依据经典电磁理论和牛顿力学计算出氢原子电子各条可能轨道半径和电子在各条轨道上运动时能量（包含动能和势能）公式：,轨道半径：,（,n=1,2,3),能 量：,（,n=1,2,3),式中,r,1,、,E,1,、分别代表第一条（即离核最近）可能轨道半径和电子在这条轨道上运动时能量，,r,n,、,E,n,分别代表第,n,条可能轨道半径和电子在第,n,条轨道上运动时能量，,n,是正整数，叫,量子数,。,对氢原子：轨道最小半径,r,1,=0.053nm,其它激发态能量,E,2,=-3.4eV E,3,=-1.51eV,对氢原子：基态能量,E,1,=-13.6eV,r,2,=0.212nm,r,3,=0.477nm,r,n,=n,2,r,1,第12页,氢原子各定态能量值，为电子绕核运动动能E,k,和电势能E,p,代数和，因为在选无穷远处电势能为零情况下，各定态电势能均为负值，且其大小总大于同一定态动能值，所以各定态能量值均为负值。,怎样解释原子发光呢？,第13页,一、玻尔原子理论的基本假设,假说3:频率条件（跃迁假说）,针对原子光谱是线状谱提出,E,原子从较高能级,E,m,跃迁到较低能级,E,n,（,E,m,E,n,）会发出一个光子。即,第14页,原子在始、末两个能级,E,m,和,E,n,（,E,m,E,n,）间跃迁时发射（或吸收）光子频率能够由前后能级能量差决定,：,一、玻尔原子理论的基本假设,假说3:频率条件（跃迁假说）,针对原子光谱是线状谱提出,E,第15页,说明：,a.,原子从激发态回到基态，或从较高激发态跃迁到较低激发态，库仑力对电子做正功，减小电势能，原子能量减小，原子要辐射光子,一、玻尔原子理论的基本假设,假说3:频率条件（跃迁假说）,针对原子光谱是线状谱提出,E,b.,原子从基态跃迁到激发态，或从较低激发态跃迁到较高激发态，电子克服库仑力做功，增大电势能，原子能量增大，要吸收光子,c.,不论是 吸收光子还是辐射光子，其频率都不是随意，而都是一定，其频率由两个能级差决定,h=Em-En,第16页,激发态,跃迁,基,态,（电子克服库仑引力做功,增大电势能，原子能量增加）,吸收光子,（电子所受库仑力做正功,减小电势能，原子能量降低）,辐射光子,光子发射和吸收,（,E,m,E,n,）,第17页,【,小组讨论,】,巴尔末公式有正整数,n,出现，这里我们也用正整数,n,来标志氢原子能级。它们之间是否有某种关系？,气体导电发光机理是什么？,原子光谱为何是线状光谱？,不一样元素原子为何含有不一样特征谱线？,第18页,玻尔从上述假设出发，利用库仑定律和牛顿运动定律，计算出了氢电子可能轨道半径和对应能量,氢原子能级,(r,1,=0.053nm),二、玻尔理论对氢光谱解释,第19页,说明,1,：,（,1,）,这里能量指总能量,(,即,E=E,k,+E,p,),比如：,E,1,=-13.6eV,实际上，其中,E,k1,=13.6eV,，,E,p1,=-27.2eV,。,（,2,）这里电势能,E,p,0,，原因是要求了无限远处电势能为零。这么越是里面轨道电势能越少，负得越多。,（,3,）量子数,n=1,定态，能量值最小，电子动能最大，电势能最小；量子数越大，能量值越大，电子动能越小，电势能越大,.,（,4,）,跃迁时电子动能、原子电势能与原子能量改变,当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子电势能,E,p,减小，电子动能增大，原子能量减小反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大,第20页,说明,2,：,1,从高能级向低能级跃迁,发射光子,以光子形式辐射出去（原子发光现象）,2,从低能级向高能级跃迁,对于能量小于,13.6eV,光子,（要么全被吸收，要么不吸收）,吸收满足,h=Em-En,对于能量大于或等于,13.6eV,光子,（电离）,（,1,）,吸收光子,（,2,）,吸收实物粒子能量,只要实物粒子动能足以使氢原子向高能级跃迁,就能被氢原子吸收全部或部分动能而使氢原子向高能级跃迁,多出能量仍为实物粒子动能,。,第21页,氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处于某一个可能轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能情况只有一个，不过假如容器中盛有大量氢原子，这些原子核外电子跃迁时就会有各种情况出现,对于量子数为,n,一群氢原子，向较低激发态或基态跃迁时，可能产生谱线条数为,N=,说明,3.,一群原子和一个原子跃迁问题,第22页,说明,4.,跃迁与电离问题,原子跃迁时不论是吸收还是辐射光子，其光子能量都必须等于这两个能级能量差若想把处于某一定态上原子电子电离出去，就需要给原子一定能量如基态氢原子电离，其电离能为,13.6 eV,，只要能量等于或大于,13.6 eV,光子都能被基态氢原子吸收而电离，只不过入射光子能量越大，原子电离后产生电子含有动能越大,第23页,氢原子能级跃迁与光谱图,巴耳末系,-,13.6 eV,-,3.40 eV,-,1.51 eV,-,0.85 eV,-,0.54 eV,0,n,=1,n,=2,n,=3,n,=4,n,=5,n,=,问题：,巴尔末公式有正整数,n,出现，这里我们也用正整数,n,来标志氢原子能级。它们之间是否有某种关系？,巴尔末公式：,二、玻尔理论对氢光谱解释,第24页,25,氢原子能级图,-13.6,-3.4,-1.51,-0.85,-0.54,0 eV,n,E/,eV,基态,激发态,赖曼系,巴耳末系,帕邢系,布喇开系,普丰德系,二、玻尔理论对氢光谱解释,第25页,n=6,n=5,n=4,n=1,n=3,n=2,（巴尔末系）,二,.,玻尔理论对氢光谱解释,H,H,H,H,第26页,-13.6,-3.4,-1.51,-0.85,-0.54,0,n,E/eV,赖曼系（紫外线）,巴耳末系（可见光）,帕邢系（红外线）,布喇开系,普丰德系,N=1,N=2,N=3,N=4,N=5,N=6,轨道与能级相对应,成功解释了氢光谱全部谱线。,二、玻尔理论对氢光谱解释,第27页,玻尔理论,成功,解释并预言了氢原子辐射电磁波问题，不过也有它,不足,在处理核外电子运动时成功引入了,量子化,观念,同时又应用了,“粒子、轨道”,等,经典概念,和相关,牛顿力学,规律,除了氢原子光谱外，在处理其它问题上碰到了很大,困难,三、玻尔模型不足,氦原子光谱,量子化条件引进没有适当理论解释,。,第28页,汤姆孙发觉电子,汤姆孙西瓜模型,粒子散射试验,卢瑟福核式结构模型,原子不可割,汤姆孙西瓜模型,原子稳定性事实,氢光谱试验,否定,建立,否定,建立,否定,卢瑟福核式结构模型,建立,出现矛盾,出现矛盾,?,玻尔模型,复杂（氦）原子光谱,量子力学理论,玻尔模型,否定,建立,观察与试验所取得事实,出现矛盾,建,立,科,学,模,型,提,出,科,学,假,说,拓展与提升,怎样修改玻尔模型？,思想：必须彻底放弃经典概念？,关键：用电子云概念取代经典轨道概念,电子在某处单位体积内出现概率,电子云,原子结构认识史,第29页,玻尔模型不足,轨道假设,玻尔模型与氢原子光谱统一性,定态假设,玻尔假设,玻尔与氢光谱,玻尔原子结构模型,能量假设,第30页,例题,1,：按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小轨道跃迁到半径较大轨道上，相关能量改变说法中，正确是,（）,A,、电子动能变大，电势能变大，总能量变大,B,、电子动能变小，电势能变小，总能量变小,C,、电子动能变小，电势能变大，总能量不变,D,、电子动能变小，电势能变大，总能量变大,D,第31页,例题2：,依据玻尔理论，某原子电子从能量为E轨道跃迁到能量为E,/,轨道，辐射出波长为,光，以h表示普朗克常量，c表示真空中光速，则E,/,等于（）,A.B.C.D.,C,第32页,【对点训练】,1.,依据氢原子能级图，现让一束单色光照射到,一群处于基态（量子数,n=1,）氢原子上，受激,氢原子能自发地发出,6,种不一样频率光，则照射氢,原子单色光光子能量为（）,A,13,6eV B,3,4eV,C,12,75eV D,12,09eV,C,第33页,2.(,多项选择）,某原子部分能级图如图，大量处于某激发,态该原子向低能级跃迁时，发出三种波长光如图所,示，它们波长分别为 、。以下说法正确是,(),A.,在同种均匀介质中传输时，,b,光速度最大,B.,用同一套装置做双缝干涉试验，,a,光相邻亮纹间距最大,C.,若,b,光照射某种金属能发生光电效应，,c,光照射该金属也能发生光电效应,D.,三种光波长关系为,A C,第34页,【,对点训练,】,3.,（,多项选择）,欲使处于基态氢原子被激发，以下可,行办法是（）,A.,用,10.,eV,光子照射,B.,用,11eV,光子照射,C.,用,14eV,光子照射,D.,用,11eV,电子碰撞,ACD,第35页,第二课时,第,4,节：玻尔原子模型,第36页,关键关键点回顾,一、玻尔氢原子理论,1.,轨道量子化：围绕原子核运动电子轨道半径不是连续，而是分立，这种轨道不连续现象叫轨道量子化电子可能轨道半径,r,n,n,2,r,1,，其中,n,叫量子数，对于氢原子,r,1,0.53,10,10,m.,2.,定态及能量量子化：电子在不一样轨道绕核运动，对应着原子不一样状态，在这些状态中原子是稳定电子即使绕核旋转，但并不向外辐射能量，这些状态叫定态原子在不一样状态中含有不一样能量，所以原子能量也是量子化,第37页,3,原子跃迁：原子从一个定态,(,能量为,Em),跃迁到另一定态,(,能量为,En),时，它辐射或吸收一定频率光子，从高能级向低能级跃迁辐射光子，反之吸收光子光子能量由这两个定态能量差决定，即,h,Em,En.,可见，电子从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线形式改变半径大小，而是从一个轨道上,“,跳跃,”,到另一个轨道上，玻尔将这种现象称为跃迁,第38页,即时应用,(,即时突破，小试牛刀,),1,（多项选择）玻尔在他提出原子模型中所做假设有,(,),A,原子处于含有一定能量定态中，即使电子做加速运动，但不向外辐射能量,B,原子不一样能量状态与电子沿不一样圆轨道绕核运动相对应，而电子可能轨道分布是不连续,C,电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射,(,或吸收,),一定频率光子,D,电子跃迁时辐射光子频率等于电子绕核做圆周运动频率,解析：,A,、,B,、,C,三项都是玻尔提出来假设，其关键是原子定态概念引入与能级跃迁学说提出，也就是,“,量子化,”,概念，原子不一样能量状态与电子绕核运动不一样圆轨道相对应，是经典理论与量子化概念结合,A B C,第39页,二,、氢原子能级及能级图,1,能级：对氢原子而言，核外一个电子绕核运行时，若半径不一样，则对应着原子能量也不一样，若使原子电离，外界必须对原子做功，使电子摆脱它与原子核之间库仑力束缚，所以原子电离后能量比原子其它状态能量都高我们把原子电离后能量记为,0,，即选取电子离核无穷远处时氢原子能量为零，则其它状态下能量值均为负值,第40页,2,能级图：氢原子能级图以下列图所表示,第41页,即时应用,(,即时突破，小试牛刀,),2,（多项选择）以下列图为氢原子能级图，,A,、,B,、,C,分别表示原子在三种不一样能级跃迁时放出光子，其中,(,),A,频率最大是,B,B,波长最长是,C,C,频率最大是,A,D,波长最长是,B,A B,第42页,第43页,2,由低能级向高能级跃迁,(1),原子吸收光子引发跃迁,原子吸收光子后会从较低能级向高能级跃迁而被激发，光子能量必须等于两能级能量差，不然光子将不被吸收但当处于,n,能级电子电离时，只要光子能量,h,|,E,n,|,就可被吸收，只不过入射光子能量越大，产生自由电子动能越大,(2),实物粒子和原子作用而使原子激发情况,当实物粒子和原子相碰时，因为实物粒子动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子动能大于或等于原子某两定态能量之差，就可使原子受激发而向较高能级跃迁,3,能级跃迁时能量改变,当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子电势能减小，电子动能增大，原子能量减小反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大,第44页,即时应用,(,即时突破，小试牛刀,),3,（多项选择）以下列图画出了氢原子四个能级，用以下几个能量光子或电子作用于基态氢原子，能使氢原子发生跃迁或电离是,(,),A,用,11 eV,光子照射,B,用,14 eV,光子照射,C,用,11 eV,电子碰撞,D,用,14 eV,电子碰撞,解析：,氢原子中能级差没有为,11 eV,，故,11 eV,光子不能被氢原子吸收，又,11 eV,2,3,，则（）,A、被氢原子吸收光子能量为h,1,B、被氢原子吸收光子能量为h,2,C、,1,=,2,+,3,D、被氢原子吸收光子能量为 h,1,+h,2,+h,3,A C,分析：要想只发出三种不一样频率光，只有从基态跃迁到,3,能级,第50页,变式训练,3,1200,个都处于,n=4,能级氢原子，最终都处于基态，其发出光子总数是多少？,设处于第,n,能级原子向各低能级跃迁原子数是处于,n,能级原子数 倍。（）,A.B.2200 C.1600 D.1800,B,注意：不是求发出几个不一样频率光子，而是求光子个数,第51页,氢原子在基态时轨道半径,r,1,0.53,10,10,m,，能量,E,1,13.6 eV.,电子质量,m,9.1,10,31,kg,，电荷量,e,1.6,10,19,C.,求氢原子处于基态时：,(1),电子动能；,(2),原子电势能,类型二,玻尔原子结构假说与力学综合,例,2,【,思绪点拨,】,电子绕核转动动能可依据库仑力充当向心力争出，电子在某轨道上动能与电势能之和，为原子在该定态能量,E,n,，即,E,n,E,k,n,E,p,n,，由此可求得原子电势能,第52页,【,思维总结,】,求解这类题目应注意把握两点：,(1),电子在某一轨道上绕核运动时，电子与原子核之间库仑引力提供向心力,(2),氢原子能量,E,n,E,k,n,E,p,n,.,第53页,变式训练,2,（,多项选择）氢原子核外电子由一个轨道跃迁到另一轨道时，可能发生情况有,(,),A,放出光子，电子动能降低，原子势能增加，原子能量增加,B,放出光子，电子动能增加，原子势能降低，原子能量降低,C,吸收光子，电子动能降低，原子势能增加，原子能量增加,D,吸收光子，电子动能增加，原子势能降低，原子能量降低,解析：,若电子从高能级向低能级跃迁，则放出光子，电子由离核较远轨道到离核较近轨道上运动，轨道半径减小，电场力做正功，动能增加，电势能降低，但因为放出光子，原子能量降低；反之，从低能级向高能级跃迁，吸收光子，电子到离核较远轨道上运动，克服电场力做功，动能降低，电势能增加，原子能量增加故,B,、,C,正确，,A,、,D,错误,B C,第54页,
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