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第四节 原子的能级结构 一．卢瑟福的原子核式结构学说跟经典的电磁理论发生了矛盾。 卢瑟福的原子核式结构学说很好地解释了a粒子的散射实验，初步建立了原子结构的正确图景.但跟经典的电磁理论发生了矛盾。矛盾有二： 原子不断地向外辐射能量，绕核旋转的电子能量逐渐减小，旋转周期愈来愈短, 辐射频率愈来愈高, 发射光谱应是连续谱。无法解释原子光谱的不连续性 原子是”短命“的 由于原子总能量减小，电子 将逐渐的接近原子核而后相遇，这个过程时间 秒，即原子不稳定 .与原子的稳定性的实验结果不符 原子光谱是连续光谱 + 怎样解释氢光谱？ 1913年玻尔看到巴尔末公式时说： 我一看到巴尔末公式，整个问题对我来说就全都清楚了。 里兹并和原则 1908年巴尔末1885 普朗克量子假设 1900年爱因斯坦1905 卢瑟福的原子有核 模型1911年 玻尔氢理论 1913年28岁 2. 跃迁假设 原子从一个定态跃迁到另一定态，会发射或吸收一个光子 1. 定态假设 （稳定状态） 这些定态的能量不连续 不辐射电磁波 电子作圆周运动 3. 轨道量子化假设 电子的轨道不是连续的，是分立的 h v= Ｅk －Ｅn v Ｅk Ｅn 二、玻尔理论的主要内容： 玻尔（1885~1962） 4 3 2 1 E4 E3 E2 E1 定态假设 跃迁假设 4 3 2 1 E4 E3 E2 E1 轨道假设 4 3 2 1 hν=E初 – E未 En= rn= n2r1 氢原子能级图 基态 激发态 自由态 三、电子的轨道半径和氢原子的能量 2.定态能量 氢原子的能量＝电子的动能＋电势能 是氢原子的最低能级， 即基态能级原子最稳定 1.轨道半径 1、能级：氢原子的各个定态的能量值，叫它的能级。 2、基态：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫基态。 3、激发态：除基态以外的能量较高的其他能级， 叫做激发态。 4、电离能：使处于某定态的氢原子电离所需的能量. 四、几个有关概念 基态的电离能 原子发光现象：原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式辐射出去，这就是原子发光现象。 氢原子获取能量的两种方式 一是吸收光子能量， 这种情况下只能吸收能量值刚好等于两能级之差的光子。 二是用电子（或其它实物粒子）去碰撞氢原子，因为入射电子的动能可全部或部分地被氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于或等于基态和某个激发态能量之差，就可使氢原子发生跃迁。 达标练习： 1、对玻尔理论的下列说法中，正确的是（ ） A、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 B、对经典电磁理论中关于“做加速运动的电荷要辐射电磁波”的观点提出了异议 C、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 D、玻尔的两个公式是在他的理论基础上利用经典电磁理论和牛顿力学计算出来的 ABCD 2、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（ ） A、原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量 B、原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就会向外辐射能量 C、原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子 D、原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的 C 3、根据玻尔理论，氢原子中，量子数n越大，则下列说法中正确的是（ ） A、电子轨道半径越大 B、核外电子的速率越大 C、氢原子能级的能量越大 D、核外电子的电势能越大 4、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（ ） A、可以取任意值 B、可以在某一范围内取任意值 C、可以取一系列不连续的任意值 D、是一系列不连续的特定值 D ACD 5、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上，已知rarb，则在此过程中（ ） A、原子要发出一系列频率的光子 B、原子要吸收一系列频率的光子 C、原子要发出某一频率的光子 D、原子要吸收某一频率的光子 C 电子云