波尔的原子模型-ppt课件.ppt

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1、第十八章 原子结构 第四节 波尔的原子模型人教版选修人教版选修3-5汤姆孙发现汤姆孙发现汤姆孙发现汤姆孙发现电子电子电子电子汤姆孙的汤姆孙的汤姆孙的汤姆孙的西瓜模型西瓜模型西瓜模型西瓜模型粒子散射实粒子散射实粒子散射实粒子散射实验验验验卢瑟福的核卢瑟福的核卢瑟福的核卢瑟福的核式结构模型式结构模型式结构模型式结构模型回顾科学家对原子结构的认识史回顾科学家对原子结构的认识史回顾科学家对原子结构的认识史回顾科学家对原子结构的认识史原子不可割原子不可割原子不可割原子不可割汤姆孙的汤姆孙的汤姆孙的汤姆孙的西瓜模型西瓜模型西瓜模型西瓜模型原子稳定性原子稳定性原子稳定性原子稳定性事实氢光谱事实氢光谱事实氢光

2、谱事实氢光谱实验实验实验实验否定否定建立建立否定否定建立建立否定否定卢瑟福的卢瑟福的卢瑟福的卢瑟福的核式结构核式结构核式结构核式结构模型模型模型模型建立建立出现矛盾出现矛盾出现矛盾出现矛盾?围绕原子核运动的电子轨道半径只围绕原子核运动的电子轨道半径只围绕原子核运动的电子轨道半径只围绕原子核运动的电子轨道半径只 能是某些不连续（能是某些不连续（能是某些不连续（能是某些不连续（分立分立分立分立）的数值的数值的数值的数值。一、玻尔的原子模型一、玻尔的原子模型1、轨道量子化轨道量子化轨道量子化轨道量子化假假假假设设设设:3142（1 1）如氢原子电子的可能轨道）如氢原子电子的可能轨道r r半经：半经：

3、（3 3）人造卫星轨道可按要求任意）人造卫星轨道可按要求任意轨道半经，这种轨道半经是连续的轨道半经，这种轨道半经是连续的rnn2r1(n1,2,3 )r10.053nm r20.212nmn叫量子数叫量子数 n=1表示电子轨道表示电子轨道1（2 2 2 2）电子在这些轨道上绕核的转）电子在这些轨道上绕核的转）电子在这些轨道上绕核的转）电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射动是稳定的，不产生电磁辐射动是稳定的，不产生电磁辐射动是稳定的，不产生电磁辐射电子在不同的轨道运动对应着电子在不同的轨道运动对应着不同的状态，原子在不同的状不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的能量，即态中具有不

4、同的能量，即能量能量是量子化的是量子化的、能量量子化能量量子化能量量子化能量量子化假假假假设设设设 :(1)能级能级：这些量子化的能量值叫做这些量子化的能量值叫做能级能级 (2)定态定态：在这些状态中原子是稳的：在这些状态中原子是稳的,电电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫这些状态叫定态定态。1 12 23 34 45 5 n n量子数量子数量子数量子数E/eVE/eV3 32 24 45 5 能级图能级图 (3)基态基态基态基态：能量值最低的状态轨道半径最能量值最低的状态轨道半径最能量值最低的状态轨道半径最能量值最低的状态轨道半径最小小小小(离

5、核最近离核最近离核最近离核最近)-与卫星与卫星与卫星与卫星绕地球运动类比绕地球运动类比 (4)激发态激发态激发态激发态：除基态外的状态除基态外的状态除基态外的状态除基态外的状态+1432氢原子能级图氢原子能级图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=-0.54=0=0E/eVE/eV 原子的能量包括核原子的能量包括核原子的能量包括核原子的能量包括核外电子动能和核与电外电子动能和核与电外电子动能和核与电外电子动能和核与电子间的势能子间的势能子间的势能子间的势能 取取 时

6、的能量为时的能量为0,其他的能级能量均为其他的能级能量均为负负n=8 当电子从能量较高的定态当电子从能量较高的定态轨道（设能量为轨道（设能量为EmEm）跃迁到）跃迁到能量较低的定态轨道（设能能量较低的定态轨道（设能量为量为EnEn）时，会放出能量为）时，会放出能量为hvhv的光子的光子.、跃迁假设、跃迁假设Em En h v=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能级图能级图能级图能级图 反之电子吸收光子时会反之电子吸收光子时会从能量较低的轨道跃迁到能从

7、能量较低的轨道跃迁到能量较高的轨道，同样满足上量较高的轨道，同样满足上式关系式关系问题问题问题问题：氢原子的电子从：氢原子的电子从：氢原子的电子从：氢原子的电子从 n=n=3 3的轨道的轨道的轨道的轨道，跃迁到基态发射的跃迁到基态发射的跃迁到基态发射的跃迁到基态发射的光子频率为多少？光子频率为多少？光子频率为多少？光子频率为多少？(mn)123450 nE/eV赖曼系（紫外线）赖曼系（紫外线）巴耳末系巴耳末系（可见光）（可见光）帕邢系帕邢系（红（红外线）外线）布喇开系布喇开系逢德系逢德系N=1N=2N=3N=4N=5N=6成功解释了氢光成功解释了氢光谱的所有谱线谱的所有谱线+二、玻尔理论对氢光

8、谱的解释二、玻尔理论对氢光谱的解释二、玻尔理论对氢光谱的解释二、玻尔理论对氢光谱的解释8氢氢原原子子的的能能级级图图-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540 eVnE/E/eVeV 基态基态基态基态激激激激发发发发态态态态赖曼系赖曼系赖曼系赖曼系巴巴巴巴耳耳耳耳末末末末系系系系帕帕帕帕邢邢邢邢系系系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、玻尔理论对氢光谱的解释二、玻尔理论对氢光谱的解释二、玻尔理论对氢光谱的解释二、玻尔理论对氢光谱的解释1.1.从从高高能级向能级向低低能级能级跃迁跃迁 发射光子：发射光子：以以光子形式光子形式辐射出去辐射出去（原子发光现象

9、（原子发光现象）。）。2.2.从从低低能级向能级向高高能级跃迁能级跃迁(1)(1)吸收光子吸收光子 对对于于能能量量大大于于或或等等于于13.6eV13.6eV的的光光子子(全全被被吸吸收收,电电离离)；对对于于能能量量小小于于13.6eV13.6eV的的光光子子(要要么么全全被被吸吸收收，要要么么不不吸收吸收)。(2)(2)吸收实物粒子能量吸收实物粒子能量 只只要要实实物物粒粒子子动动能能足足以以使使氢氢原原子子向向高高能能级级跃跃迁迁，就就能能被被氢氢原原子子吸吸收收全全部部或或部部分分动动能能而而使使氢氢原原子子向向高高能能级级跃跃迁迁，多余能量仍为实物粒子的动能。多余能量仍为实物粒子的

10、动能。思考与讨论：思考与讨论：例例11练习：对玻尔理论的下列说法中，正确的是（练习：对玻尔理论的下列说法中，正确的是（）A A、继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能、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量和电子轨道引入了量子化假设 B B、对经典电磁理论中关于、对经典电磁理论中关于“做加速运动的做加速运动的电荷要辐射电磁波电荷要辐射电磁波”的观点表示赞同的观点表示赞同 C C、用能量转化与守恒建立了原子发光频率、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与原子能量变化之间的定量关系 D D、玻尔的两个公式是在他的理论基础上利、玻尔的两个公式是在他的理

11、论基础上利用经典电磁理论和牛顿力学计算出来的用经典电磁理论和牛顿力学计算出来的ACDACD 玻尔理论玻尔理论成功成功的解释并预言了氢原子辐射的的解释并预言了氢原子辐射的电磁波的问题，但是也有它的电磁波的问题，但是也有它的局限性局限性在解决核外电子的运动时在解决核外电子的运动时成功引入了成功引入了量子化量子化的观念的观念同时又应用了同时又应用了“粒子、粒子、轨道轨道”等等经典概念经典概念和有和有关关牛顿力学牛顿力学规律规律除了氢原子光谱外，在解决其除了氢原子光谱外，在解决其他问题上遇到了很大的他问题上遇到了很大的困难困难困难困难三、玻尔模型的局限性三、玻尔模型的局限性氦原子光谱氦原子光谱量子化条

12、件的引进没量子化条件的引进没有适当的理论解释有适当的理论解释汤姆孙发现电子汤姆孙发现电子汤姆孙的西汤姆孙的西瓜模型瓜模型 粒子散射实验粒子散射实验卢瑟福的核卢瑟福的核式结构模型式结构模型原子不可割原子不可割汤姆孙的西汤姆孙的西瓜模型瓜模型原子稳定性事实原子稳定性事实氢光谱实验氢光谱实验卢瑟福的核卢瑟福的核式结构模型式结构模型出现矛盾出现矛盾出现矛盾出现矛盾?玻尔模型玻尔模型玻尔模型玻尔模型复杂（氦）原子复杂（氦）原子光谱光谱量子力学量子力学理论理论玻尔模型玻尔模型出现矛盾出现矛盾出现矛盾出现矛盾原子结构的认识史原子结构的认识史否否 定定建建 立立否否否否 定定定定建建建建 立立立立出现矛盾出现

13、矛盾出现矛盾出现矛盾否否 定定建建 立立否否否否 定定定定建建建建 立立立立怎样修改玻尔模型？怎样修改玻尔模型？思想：必须彻底放弃经典概念思想：必须彻底放弃经典概念思想：必须彻底放弃经典概念思想：必须彻底放弃经典概念关键：用电子云概念取代经典的轨道概念关键：用电子云概念取代经典的轨道概念关键：用电子云概念取代经典的轨道概念关键：用电子云概念取代经典的轨道概念电子在某处单位体积内出现的概率电子在某处单位体积内出现的概率 电子云电子云建建建建 立立立立 科科科科 学学学学模模模模型型型型提提提提出出出出科科科科学学学学假假假假说说说说观观观观察察察察与与与与实实实实验验验验所所所所获获获获得得得得

14、的的的的事事事事实实实实库仑引力库仑引力 原子核原子核 量子化量子化 电磁辐射电磁辐射 量子化量子化 能级能级定态定态 基态基态 激发态激发态一、玻尔原子理论的基本假设一、玻尔原子理论的基本假设EmEn 分立分立 n2r1 1,2,3，二、玻尔理论对氢光谱的解释二、玻尔理论对氢光谱的解释最低最低 近近 13.6 eV 放出放出 EmEn 低能级低能级 高能级高能级小结小结一、玻尔原子结构模型内容一、玻尔原子结构模型内容一、玻尔原子结构模型内容一、玻尔原子结构模型内容1 1、轨道量子化假设轨道量子化假设轨道量子化假设轨道量子化假设、能量量子化假设能量量子化假设能量量子化假设能量量子化假设、跃迁假

15、设跃迁假设跃迁假设跃迁假设二、玻尔理论对氢光谱的解释二、玻尔理论对氢光谱的解释二、玻尔理论对氢光谱的解释二、玻尔理论对氢光谱的解释1 1、向低能级跃迁、向低能级跃迁、向低能级跃迁、向低能级跃迁发射光子发射光子发射光子发射光子2 2、向高能级跃迁、向高能级跃迁、向高能级跃迁、向高能级跃迁吸收光子吸收光子吸收光子吸收光子跃迁跃迁跃迁跃迁：三、玻尔理论的成功与局限之处三、玻尔理论的成功与局限之处三、玻尔理论的成功与局限之处三、玻尔理论的成功与局限之处1 1、成功之处：、成功之处：、成功之处：、成功之处：引入了引入了引入了引入了“量子量子量子量子”的观念的观念的观念的观念成功解释了氢原子的线状光谱成功

16、解释了氢原子的线状光谱成功解释了氢原子的线状光谱成功解释了氢原子的线状光谱2 2、局限之处：、局限之处：、局限之处：、局限之处：（1 1）对于外层电子较多元素的原子光谱，其理）对于外层电子较多元素的原子光谱，其理）对于外层电子较多元素的原子光谱，其理）对于外层电子较多元素的原子光谱，其理论与事实相差很大论与事实相差很大论与事实相差很大论与事实相差很大（2 2）过多地引用了经典的物理理论）过多地引用了经典的物理理论）过多地引用了经典的物理理论）过多地引用了经典的物理理论1.1.根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（半径（）A A、可以取任意值、可以

17、取任意值 B B、可以在某一范围内取任意值、可以在某一范围内取任意值C C、可以取一系列不连续的任意值、可以取一系列不连续的任意值D D、是一系列不连续的特定值、是一系列不连续的特定值D .按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道上，有关能量变小的轨道跃迁到半径较大的轨道上，有关能量变化的说法中，正确的是化的说法中，正确的是:A、电子的动能变大，电势能变大，总能量变大、电子的动能变大，电势能变大，总能量变大B、电子的动能变小，电势能变小，总能量变小、电子的动能变小，电势能变小，总能量变小C、电子的动能变小，电势能变大，总能量不变、电子

18、的动能变小，电势能变大，总能量不变D、电子的动能变小，电势能变大，总能量变大、电子的动能变小，电势能变大，总能量变大D课堂练习课堂练习.如图所示为氢原子的能级图，若用能量为如图所示为氢原子的能级图，若用能量为 12.75 12.75 eV eV 的光子去照射大量处于基态的氢原子，则的光子去照射大量处于基态的氢原子，则 ()A.A.氢原子能从基态跃迁到氢原子能从基态跃迁到 n n=4 =4 的激发态上去的激发态上去 B.B.有的氢原子能从基态跃迁到有的氢原子能从基态跃迁到 n n=3=3 的激发态上去的激发态上去 C.C.氢原子最多能发射氢原子最多能发射 3 3 种波长不同的光种波长不同的光 D

19、.D.氢原子最多能发射氢原子最多能发射 6 6 种波长不同的光种波长不同的光AD巴巴耳耳末末系系-13.6 eV-3.40 eV-1.51 eV-0.85 eV-0.54 eV 0n=1n=2n=3n=4n=5n=.欲使处于基态的氢原子被激发，下列可欲使处于基态的氢原子被激发，下列可行的措施是行的措施是()()A.A.用用 10.210.2 eV eV 的光子照射的光子照射 B.B.用用 11 eV 11 eV 的光子照射的光子照射 C.C.用用 14 eV 14 eV 的光子照射的光子照射 D.D.用用 11 eV 11 eV 的电子碰撞的电子碰撞ACD、根据玻尔理论，氢原子中，量子数、根据玻尔理论，氢原子中，量子数N N越大，则下列越大，则下列说法中正确的是（说法中正确的是（）A.A.电子轨道半径越大电子轨道半径越大 B.B.核外电子的速率越大核外电子的速率越大C.C.氢原子能级的能量越大氢原子能级的能量越大 D.D.核外电子的电势能越大核外电子的电势能越大、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（）A.A.可以取任意值可以取任意值 B.B.可以在某一范围内取任意值可以在某一范围内取任意值C.C.可以取一系列不连续的任意值可以取一系列不连续的任意值D.D.是一系列不连续的特定值是一系列不连续的特定值DACD