高中物理第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性4 氫原子光譜和玻爾的原子模型評優(yōu)課ppt課件-課件下載-教習(xí)網(wǎng)

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)
電子繞核運(yùn)動(dòng)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．
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(dòng)的頻率，連續(xù)變化，原子光譜應(yīng)該是連續(xù)光譜
原子光譜是不連續(xù)的線狀譜
玻爾原子理論假設(shè)的基礎(chǔ)
普朗克黑體輻射的量子論
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)值且電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動(dòng)是穩(wěn)定的，不產(chǎn)生電磁輻射
2、原子在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)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，所以原子的能量也是量子化的
1913年玻爾提出了自己的原子結(jié)構(gòu)假說
——針對原子的核式結(jié)構(gòu)模型
一、玻爾原子理論的基本假設(shè)
針對原子核式結(jié)構(gòu)模型提出
繞核運(yùn)動(dòng)的電子軌道半徑只能是某些分立的數(shù)值。
⑵能級：原子的在各種定態(tài)時(shí)的能量值
⑴定態(tài)：原子具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)
①基態(tài)：能量最低的狀態(tài)(離核最近)
②激發(fā)態(tài)：其他的能量狀態(tài)
原子的能量與電子所在的軌道相對應(yīng)
當(dāng)電子在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子具有不同的能量。
⑶電子軌道與原子能級的對應(yīng)關(guān)系
假說3:頻率條件（躍遷假說）
針對原子光譜是線狀譜提出
電子吸收光子克服庫侖引力做功，原子能量增加
電子輻射光子，原子能量減少
二、玻爾理論對氫光譜的解釋
頻率條件:（輻射條件）
1、電子從高能級向低能級躍遷（自發(fā)躍遷）
處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，可自發(fā)地經(jīng)過一次或幾次躍遷到達(dá)基態(tài)。
由于能級是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線。
2、電子從低能級向高能級躍遷（受激躍遷）
吸收光子的能量必須等于能級差
處于某個(gè)能級的電子吸收能量，掙脫原子核的束縛，成為自由電子的現(xiàn)象，叫做電離。電離后自由電子動(dòng)能EK = hv - En
發(fā)射光譜的明線與吸收光譜的暗線頻率相同
電子從低能級向高能級躍遷（受激躍遷）：
1）原子的電離:原子由某一定態(tài)軌道躍遷到最高能級n=∞的過程。（對于能量大于或等于13.6eV的光子，氫原子電離，即原子結(jié)構(gòu)被破壞）
電離后電子剩余動(dòng)能為：
要么全被吸收，要么不吸收。
②吸收實(shí)物粒子能量（碰撞、加熱）只要實(shí)物粒子（如微觀粒子中的電子、α粒子等）能量足以使氫原子向高能級躍遷，就能被氫原子全部吸收或部分吸收而使氫原子向高能級躍遷，多余能量仍為實(shí)物粒子動(dòng)能（自己保留）。
2）實(shí)物粒子使原子躍遷（n→m） :
實(shí)物粒子的能量可以全部或部分被吸收，需要多少，吸收多少。多余的能量由實(shí)物粒子自己保留。
1）原子的電離:原子由某一定態(tài)軌道躍遷到最高能級n=∞的過程。
從高能級向低能級躍遷（自發(fā)躍遷）
從低能級向高能級躍遷（受激躍遷）
思考:在具有下列能量的光子中,能被基態(tài)氫離子吸收而發(fā)生躍遷的是( ) A、13.6eV B、12.75eV C、 10ev D、1.9eV
玻爾理論成功解釋了氫光譜的規(guī)律,甚至預(yù)言了氫原子的其他譜線系
玻爾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“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
無法解釋復(fù)雜一點(diǎn)的原子的光譜現(xiàn)象無法解釋譜線的強(qiáng)度等
2、原子結(jié)構(gòu)理論的發(fā)展過程
原子穩(wěn)定性事實(shí)氫光譜實(shí)驗(yàn)
觀察與實(shí)驗(yàn)所獲得的事實(shí)
建立科學(xué)模型提出科學(xué)假說
徹底放棄經(jīng)典概念，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
【例1】（多選）玻爾在他提出的原子模型中所做的假設(shè)有（　）A. 原子處于稱為定態(tài)的能量狀態(tài)時(shí)，雖然電子做加速運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量B. 原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的C. 電子從一個(gè)軌道躍遷到另一軌道時(shí)，輻射（或吸收）一定頻率的光子D. 電子躍遷時(shí)輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率
【練1】關(guān)于玻爾建立的氫原子模型，下列說法正確的是 (　 )A. 氫原子處于基態(tài)時(shí)，電子的軌道半徑最大B. 氫原子在不同能量態(tài)之間躍遷時(shí)可以吸收任意頻率的光子C. 氫原子從基態(tài)向較高能量態(tài)躍遷時(shí)，電子的動(dòng)能減小D. 氫原子從基態(tài)向較高能量態(tài)躍遷時(shí)，系統(tǒng)的電勢能減小
【例2】（多選）根據(jù)玻爾理論，氫原子的核外電子在離核最近的第一條軌道和第二條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)（　?。?A. 第二條軌道上動(dòng)能小 B. 第二條軌道上電勢能小 C. 第二條軌道上氫原子能量小 D. 第二條軌道上電離能小
【練2】（多選）按照玻爾理論，下列關(guān)于氫原子的論述正確的是（　）A.第m個(gè)定態(tài)和第n個(gè)定態(tài)的軌道半徑rm和rn之比為rm：rn=m2：n2B.電子沿一軌道繞核運(yùn)動(dòng)，若其圓周運(yùn)動(dòng)的頻率為v，則其發(fā)光頻率也是vC.第m個(gè)定態(tài)和第n個(gè)定態(tài)的能量Em：En之比為 n2：m2D.若氫原子處于能量為E的定態(tài)，則其發(fā)光頻率為ν=E / h
【例3】利用氫原子能級躍遷時(shí)輻射出來的電磁波去控制校準(zhǔn)石英鐘，可以制成氫原子鐘。如圖所示為氫原子的能級圖，一群處于n＝4能級的氫原子向低能級躍遷，能輻射出波長最短的電磁波的頻率為（已知普朗克常數(shù)為6.63×10﹣34J?s）（　　） A. 3.08×1014Hz B. 3.08×1015Hz C. 1.93×1014Hz D. 1.93×1014Hz
【練3】（多選）氦原子被電離一個(gè)核外電子，形成類氫結(jié)構(gòu)的氦離子。已知基態(tài)的氦離子能量為E1＝﹣54.4eV，氦離子能級的示意圖如下所示。在具有下列能量的光子中，能被基態(tài)氦離子吸收而發(fā)生躍遷的是（ ?。? A. 40.8eV B. 43.2eV C. 51.0eV D. 54.4eV
【例4】原子核外甲處電子云密度是乙處的三倍，說明（　?。? A. 在甲處出現(xiàn)的電子至少有三個(gè) B. 該原子至少有四個(gè)電子 C. 電子在甲處出現(xiàn)的機(jī)會(huì)是乙處的三倍 D. 電子在丙處不出現(xiàn)
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
除了氫原子光譜外，在解決其他問題上遇到了很大的困難．
量子化條件的引進(jìn)沒有適當(dāng)?shù)睦碚摻忉尅?br/> 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．
湯姆孫的西瓜模型
盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型
原子穩(wěn)定性事實(shí) 氫光譜實(shí)驗(yàn)
提出假說--玻爾的原子結(jié)構(gòu)假說： 1）軌道量子化假說 2）能量量子化假說 3）躍遷假說：
提出問題：原子的穩(wěn)定性、原子光譜是線狀譜
驗(yàn)證：氫原子光譜（弗蘭克—赫茲實(shí)驗(yàn)）
1.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(dòng)的電荷要輻射電磁波”的觀點(diǎn)提出了異議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
2.下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不正確的說法是（）A.原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(tài)中，每個(gè)狀態(tài)都對應(yīng)一定的能量B.原子中，雖然核外電子不斷做加速運(yùn)動(dòng)，但只要能量狀態(tài)不改變，就不會(huì)向外輻射能量C.原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，一定要輻射一定頻率的光子 D.原子的每一個(gè)能量狀態(tài)都對應(yīng)一個(gè)電子軌道，并且這些軌道是不連續(xù)的
3.根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù)N越大，則下列說法中正確的是（）A.電子軌道半徑越大 B.核外電子的速率越大C.氫原子能級的能量越大 D.核外電子的電勢能越大
4.根據(jù)玻爾的原子理論，原子中電子繞核運(yùn)動(dòng)的半徑（）A.可以取任意值 B.可以在某一范圍內(nèi)取任意值C.可以取一系列不連續(xù)的任意值D.是一系列不連續(xù)的特定值
5.按照玻爾理論，一個(gè)氫原子中的電子從一半徑為ra的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到一半徑為rb的圓軌道上，已知ra>rb，則在此過程中（）A.原子要發(fā)出一系列頻率的光子B.原子要吸收一系列頻率的光子C.原子要發(fā)出某一頻率的光子D.原子要吸收某一頻率的光子
6、如果大量氫原子處在n=4的能級,會(huì)輻射出幾種頻率的光?其中波長最短的光是在哪兩個(gè)能級之間躍遷時(shí)發(fā)出的?

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