《4.玻尔的原子模型》课件2

２
Ｅ２
收）光子的频率
可以由前后能级
的能量差决定：
１
Ｅ１
h Em En
针对原子光谱是线状谱提出
说明：a.原子从激发态回到基
５ ４ ３
E∞ 态，或从较高的激发态跃迁到
Ｅ５ Ｅ４ Ｅ３
较低的激发态，库仑力对电子 做正功，减小电势能，原子能 量减小，原子要辐射光子
２
Ｅ２
b.原子从基态跃迁到激发态，
或从较低的激发态跃迁到较高
对氢原子：轨道最小半径r1 = 0.053nm
r2 = 0.212nm
r3 = 0.477nm
对氢原子：基态能量E1 = -13.6eV
其它激发态的能量E2 = -3.4eV E3 = -1.51eV
氢原子各定态的能量值，为电子绕核 运动的动能Ek和电势能Ep的代数和，因为 在选无穷远处电势能为零的情况下，各定 态的电势能均为负值，且其大小总大于同 一定态的动能值，所以各定态能量值均为 负值。
（2）这里的电势能Ep＜0，原因是规定了无限远处的电 势能为零。这样越是里面轨道电势能越少，负得越多。
（3）量子数n=1定态，能量值最小，电子动能最大， 电势能最小；量子数越大，能量值越大，电子动能越 小，电势能越大.
（4）跃迁时电子动能、原子电势能与原子能量的变化
当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能 Ep减小，电子动能增大，原子能量减小．反之，轨道 半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子 能量增大．
针对原子核式结构模型提出
对氢原子：轨道半径rn = n2r1 n=1,2,3……
氢原子的轨道半径满足的条件
轨道最小半径r1 = 0.053nm 则r2 = 0.212nm r3 = 0.477nm
电子在不同的轨道上 运动，原子处于不同的状 态．玻尔指出，原子在不 同的状态中具有不同的能 量，所以原子的能量也是 量子化的。在这些状态中 原子是稳定的。
的激发态，电子克服库仑力做
１
Ｅ１ 功，增大电势能，原子能量增
大，要吸收光子
c.无论是 吸收光子还是辐射光子，其频率都不是随意的，而都 是一定的，其频率由两个能级差决定 hν=Em-En
光子的发射和吸收
（电子克服库仑引力做功,增大
基 电势能，原子的能量增加） 吸收光子 激
跃迁
发
态
态
辐射光子 （电子所受库仑力做正功,
减小电势能，原子的能量
减少）
h Em En
（ Em>En ）
【小组讨论】
➢ 巴尔末公式有正整数n出现，这里我们也用正整数n 来标志氢原子的能级。它们之间是否有某种关系？
➢ 气体导电发光机理是什么？ ➢ 原子光谱为什么是线状光谱？ ➢ 不同元素的原子为什么具有不同的特征谱线？
二、玻尔理论对氢光谱的解释
说明2：
1 从高能级向低能级跃迁– 发射光子 以光子形式辐射出去（原子发光现象）
2 从低能级向高能级跃迁 （1） 吸收光子 对于能量大于或等于13.6eV的光子（电离） 对于能量小于13.6eV的光子（要么全被吸收，要么 不吸收）吸收满足 hν=Em-En
玻 尔 是 谁 ？
围绕原子核运动的电子 的轨道半径只能是满足一
定条件的不连续、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，电子的轨道是量子化 的 即电子的可能轨道是
分立的、不连续的
针对原子核式结构模型提出
不同的轨道对应不同的状 态，在这些状态中，尽管 电子在做变速运动却不辐 射电磁波，因此，这些状 态是稳定的
第4节：玻尔的原子模型
汤姆孙发现电子 枣糕模型
否定
α粒子散射实验
为什么光谱是特征明线？ 原子为什么会稳定存在？
核式结构模型
原子稳定性 氢光谱实验
由上节课的学习可知：从氢气放电管可以获得氢原子光谱
氢原子光谱的谱线系可用一个简单的公式表达如下：
莱曼系 巴耳末系 帕邢系 布喇开系 普丰德系
1
R
1 12
针对原子的稳定性提出
➢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
定态 基态：能量最低的状态（离核最近） 激发态：其他的状态
５
４
３
量
２
子
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１
能级图
E∞
Ｅ５
ＥＥ３４ 激发态
Ｅ２
1 2
3
Ｅ１ ——基态
轨道与能级相对应
玻尔根据经典电磁理论和牛顿力学计算出氢原子
的电子的各条可能轨道半径和电子在各条轨道上运
如何解释原子的发光呢？
针对原子光谱是线状谱提出
５ ４
E∞
原子从较高的
Ｅ５ Ｅ４
能级Em跃迁到较
３
Ｅ３
低的能级En
２
Ｅ２
（ Em>En ）会发
出一个光子。即
１
Ｅ１
h Em En
针对原子光谱是线状谱提出
原子在始、末
５ ４
E∞
Ｅ５ Ｅ４
两个能级Em和En （ Em>En ）间跃
３
Ｅ３
迁时发射（或吸
动时的能量（包括动能和势能）公式：
轨道半径： rn = n2r1 （n=1,2,3……)
能
量：
En
1 n2
E1
（n=1,2,3……)
式中r1、E1、分别代表第一条（即离核最近的）
可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量，
rn、En 分别代表第n条可能轨道的半径和电子在第n
条轨道上运动时的能量，n是正整数，叫量子数。
1 n2
n=2,3,4……
紫外光区域
1
R
1 22
1 n2
n=3,4,5……
可见光区域
｝ 1
R
1 32
1 n2
n=4,5,6……
红
外
1
R
1 42
1 n2
n=5,6,7……
光 区 域
1
R
1 52
1 n2
n=6,7,8……
经 电子绕核运动将不断 典 向外辐射电磁波，电 理 子损失了能量，其轨 论 道半径不断缩小，最 认 终落在原子核上,而使 为 原子变得不稳定．
事 实
e
e +
e
F
r + e
经 由于电子轨道的变 典 化是连续的，辐射 理 电磁波的频率等于 论 绕核运动的频率, 认 连续变化,原子光 为 谱应该是连续光谱
事
原子光谱是不
实
连续的,是线
状谱
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。
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．
rn n 2 r1
氢
(r1=0.053nm)
原 子 能
En
1 n2
E1
级
(E1 13.6eV )
n 1,2,3
说明1：
（1）这里的能量指总能量(即E=Ek+Ep) 例如：E1=-13.6eV 实际上，其中Ek1=13.6eV， Ep1=-27.2eV。