《玻尔的原子模型》(教学)教程.ppt

* 19世纪末20世纪初，人类叩开了微观世界的大门，物理学家根据有研究提出了关于原子结构的各种模型，卢瑟福的核式结构模型能够很好的解释实验现象，得到了多数人的支持，但是与经典的电磁理论发生了矛盾． 著名的 粒子散射实验 电子绕核运动将不断向外辐射电磁波，电子损失了能量，其轨道半径不断缩小，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 由于电子轨道的变化是连续的，辐射电磁波的频率等于绕核运动的频率,连续变化,原子光谱应该是连续光谱 经典理论认为 事实 原子光谱是不连续的线状谱 汤姆孙发现电子 汤姆孙的枣糕模型 α粒子散射实验 卢瑟福的核式结构模型 回顾科学家对原子结构的认识史 原子不可割 汤姆孙的枣糕模型 原子稳定性事实氢光谱实验 否定 建立 否定 建立 否定 卢瑟福的核式结构模型 建立 出现矛盾 出现矛盾 ? 以上矛盾表明，从宏观现象总结出来的经典电磁理论不适用于原子这样小的物体产生的微观现象。为了解决这个矛盾，1913年丹麦的物理学家玻尔在卢瑟福学说的基础上，把普朗克的量子理论运用到原子系统上，提出了玻尔理论。 针对原子核式结构模型提出 围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值。 且电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射.也就是说，电子的轨道也是量子化的 m r v 针对原子的稳定性提出 原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫定态。（本假设是针对原子稳定性提出的） m r v 电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态．波尔指出，原子的不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也量子化的 m r v 能级：量子化的能量值 定态：原子中具有确定能量的稳定状态 Ｅ４ １ ２ ３ ４ ５ Ｅ１ Ｅ３ Ｅ２ Ｅ５ 　量子数 基态：能量最低的状态（离核最近） ——基态 激发态：其他的状态 激发态 能级图 轨道图 1 2 3 轨道与能级相对应 基 态 激发态 跃迁 （电子克服库仑引力做功增大电势能，原子的能量增加） 吸收光子 （电子所受库仑力做正功减小电势能，原子的能量减少） 辐射光子 光子的发射和吸收 光子的发射 光子的吸收 n Em En 针对原子光谱是线状谱提出 当电子从能量较高的定态轨道（其能量记为Ｅm）跃迁到能量较低的定态轨道（能量记为Ｅn，mn）时，会放出能量为hν的光子（h是普朗克常量），这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定， 即hν＝Ｅm-Ｅn 称为频率条件，又称辐射条件 原子在始、末两个能级Em和En（ EmEn ）间跃迁时发射（或吸收）光子的频率可以由前后能级的能量差决定： Ｅ４ １ ２ ３ ４ ５ Ｅ１ Ｅ３ Ｅ２ Ｅ５ E∞ 玻尔从上述假设出发，利用库仑定律和牛顿运动定律，计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量． 氢原子能级 二、玻尔理论对氢光谱的解释 原子也可以从激发态向基态跃迁，电子所受库仑力做正功减小电势能，原子的能量减少要辐射出能量，这一能量以光子的形式放出． 原子最低能级所对应的状态叫做基态，比基态能量高的状态叫激发态． 原子从基态向激发态跃迁，电子克服库仑引力做功增大电势能，原子的能量增加， 要吸收能量． 光子的发射和吸收 原子在始、末两个能级Em和En（ EmEn ）间跃迁时发射光子的频率可以由前后能级的能量差决定： n En Em 原子在始、末两个能级Em和En（ EmEn ）间跃迁时发射光子的频率可以由下式决定： 光子的发射和吸收 人们早在了解原子内部结构之前就已经观察到了气体光谱，不过那时候无法解释为什么气体光谱只有几条互不相连的特定谱线，玻尔理论很好的解释了氢原子的光谱． 原子从高能级跃迁到低能级时，辐射光子的能量等于前后两个能级之差．由于原子的能级不连续，所以辐射的光子的能量也不连续， 从光谱上看，原子辐射光波的频率只有若干分立的值． *