18.4,玻爾的原子模型,教學(xué)目標(biāo),1、知識與技能 （1）了解玻爾原子理論的主要內(nèi)容； （2）了解能級、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)的概念。 2、過程與方法：通過玻爾理論的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步了解氫光譜的產(chǎn)生。 3、情感、態(tài)度與價值觀：培養(yǎng)我們對科學(xué)的探究精神，養(yǎng)成獨立自主、勇于創(chuàng)新的精神。 教學(xué)重點：玻爾原子理論的基本假設(shè)。 教學(xué)難點：玻爾理論對氫光譜的解釋。 教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流,19世紀(jì)末20世紀(jì)初，人類叩開了微觀世界的大門，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驗現(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,復(fù)習(xí)回顧,按照經(jīng)典物理學(xué)的觀點去推斷，在軌道上運動的電子帶有電荷，運動中要輻射電磁波，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連續(xù)變化,事實上，原子是穩(wěn)定的，輻射電磁波的頻率也只是某些確定的值,1913年玻爾提出了自己的原子結(jié)構(gòu)假說:,一、玻爾原子理論的基本假設(shè)：,玻爾,1、軌道量子化假說,3、躍遷量子假說化,2、能量量子化假說,1、軌道量子化假設(shè)：圍繞原子核運動的電子軌道半徑只能是某些分立的數(shù)值，這種現(xiàn)象叫做軌道量子化；不同的軌道對應(yīng)著不同的狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，盡管電子在做變速運動，卻不輻射能量，因此這些狀態(tài)是穩(wěn)定的。,2、能量量子化假設(shè)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中（這些量子 化的能量值叫做能級），在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量。原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)叫定態(tài)。,電子繞原子核運動時具有動能；它與原子核間有相互作用，因此電子-原子核系統(tǒng)也具有勢能。兩者之和稱為原子的能量。,在各種定態(tài)中，能量最低的狀態(tài)叫基態(tài)，其它的狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)。,通常用一個或幾個量子數(shù)來標(biāo)志各個不同的狀態(tài)，例如可以用 n=1，2，3， 來標(biāo)志能量分別為 E1，E2，E3， ,3、躍遷量子化假設(shè)：原子從一種定態(tài)（設(shè)能量為E初）躍遷到另一種定態(tài)（設(shè)能量為E終）時，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即,（頻率條件）,1、玻爾從上述假設(shè)出發(fā)，利用庫侖定律和牛頓運動定律，計算出了氫的電子可能的軌道半徑和對應(yīng)的能量,氫原子能級,二、玻爾理論對氫光譜的解釋：,原子也可以從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷，電子所受庫侖力做正功減小電勢能，原子的能量減少要輻射出能量，這一能量以光子的形式放出,原子最低能級所對應(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),原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷，電子克服庫侖引力做功增大電勢能，原子的能量增加要吸收能量,2、光子的發(fā)射和吸收,原子在始、末兩個能級Em和En（ EmEn ）間躍遷時發(fā)射光子的頻率可以由下式?jīng)Q定：,3、發(fā)射或吸收光子時能量的計算,4、氫原子的能級圖：,-1.51,-0.85,0 eV,人們早在了解原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)之前就已經(jīng)觀察到了氣體光譜，不過那時候無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,原子從高能級躍遷到低能級時，輻射光子的能量等于前后兩個能級之差由于原子的能級不連續(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,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,在解決核外電子的運動時成功引入了量子化的觀念,同時又應(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，在解決其他問題上遇到了很大的困難,三. 玻爾理論的局限性,電子云,1、能級：氫原子的各個定態(tài)的能量值，叫它的能級。 2、基態(tài)：在正常狀態(tài)下，原子處于最低能級，這時電子在離核最近的軌道上運動，這種定態(tài)叫基態(tài)。 3、激發(fā)態(tài)：除基態(tài)以外的能量較高的其他能級，叫做激發(fā)態(tài)。 4、原子發(fā)光現(xiàn)象：原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過程，是輻射能量的過程，這個能量以光子的形式輻射出去，這就是原子發(fā)光現(xiàn)象。,四、小結(jié)：,5、玻爾的原子模型,h=E初 E未,En=,玻爾理論解決了原子的穩(wěn)定性和輻射的頻率條件問題，把原子結(jié)構(gòu)的理論向前推進(jìn)了一步 ,作業(yè) 閱讀：1、弗蘭克-赫茲實驗 2、從量子力學(xué)的誕生看科學(xué)技術(shù)與社會,