玻尔的原子模型 (课堂PPT)

标志氢原子的能级。它们之间是否有某种关系？
巴尔末公式：
1 R λ
1 22
1 n2
n3， 4,5,
氢 n= 原 n=5 子 n=4
能 n=3
级
跃
迁 n=2
与 光
巴 耳 末
谱
系
图 n=1
0 -0.54 eV -0.85 eV -1.51 eV -3.40 eV
-13.6 eV
二.玻尔理论对氢光谱的解释
第十八章 原子结构
第四节 玻尔的原子模型
玻尔（1885~1962）
吉水二中 朱长根
经 电子绕核运动将不断
典 向外辐射电磁波，电
e
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．
e+
事 实
e
v 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
二、玻尔理论对氢光谱的解释
轨道与能级相对应
n
E/eV
∞ －－－－－－－－－ 0
５
赖曼系（紫外线）
４
-0.54 -0.85
３
-1.51
巴耳末系（可见光）
２
-3.4
帕邢系（红外线） N=1
N=2
N=3
布喇开系
N=4
N=5
逢德系
பைடு நூலகம்N=6
１
成功解释了氢光谱的所有谱线。
-13.6
二、玻尔理论对氢光谱的解释
➢问题1：巴尔末公式有正整数n出现，这里我们也用正整数n来
对于能量小于13.6ev的光子（要么全被吸收， 要么不吸收）
（2）若吸收实物粒子能量
只要实物粒子动能足以使氢原子向高能级跃迁, 就能被氢原子吸收全部或部分动能而使氢原子向 高能级跃迁,多余能量仍为实物粒子动能。
说明3 处于激发态的原子由于不稳定，会自 发的向低能级跃迁，并产生不同频率的谱线。
对于量子数为n的一群氢原子，向较低的激 发态或基态跃迁时，可能产生的谱线条数为
率由前后能级的能量差决定。即hν＝Ｅm-Ｅn其中ν为对应 光子的频率。
低 能 En 级
吸收光子
跃迁
辐射光子
高 Em 能
级
跃迁情形
５
E∞
Ｅ５
nn
４
Ｅ４
３
Ｅ３
２
Ｅ２
１
Ｅ１
二、玻尔理论对氢光谱的解释
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 n2r1
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。
N=
n(n 1)
2
但如果氢原子核外只有一个电子，这个电子在 某个时刻只能处在某一个可能的轨道上，在某 段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时， 可能的情况只有一。
说明4. 跃迁与电离的问题 原子跃迁时．不管是吸收还是辐射光
子，其光子的能量都必须等于这两个能级 的能量差．若想把处于某一定态上的原子 的电子电离出去，就需要给原子一定的能 量．如基态氢原子电离，其电离能为13.6 eV，只要能量等于或大于13.6 eV的光子 都能被基态氢原子吸收而电离，只不过入 射光子的能量越大，原子电离后产生的电 子具有的动能越大．
氢
(r1=0.053nm)
原 子 能
En
1 n2
E1
级
( E 1 13 .6eV )
n1,2,3
说明1：（1）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 (即E=Ek+Ep)
例如：E1=-13.6eV 实际上，其中 Ek1=13.6eV，Ep1=-27.2eV。
（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
•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
针对原子核式结构模型提出
针对原子的稳定性提出
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。
氦原子光谱
拓展与提高
原子结构的认识史
汤姆孙发现怎电子样观修否定改玻原尔子模不可型割 ？
察
建建立 立
汤姆孙的西 瓜模型
思想：必与须彻底放弃经典概念？科 出现矛盾
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．
说明2：
1 从高能级向低能级跃迁时要释放能量。以光
子形式辐射出去----- 发射光子（原子发光现象 2）从低能级向高能级跃迁要吸收能量
（1） 若吸收光子 对于能量大于或等于13.6ev的光子（电离）
谱线？
三、玻尔模型的局限性 玻尔理论成功的解释并预言了氢原子辐射 的电磁波的问题，但是也有它的局限性．
在解决核外电子的运动 时成功引入了量子化的 观念
同时又应用了“粒子、 轨道”等经典概念和 有关牛顿力学规律
量子化条件的
除了氢原子光谱外，在解决其 引进没有适当 的理论解释。
他问题上遇到了很大的困难．
（巴尔末系）
Hδ
n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6
Hγ
Hβ
Hα
1R(212n12) n3,4,5,...
巴耳末公式R=1.10107m1 里德伯常量
二、玻尔理论对氢光谱的解释
➢ 问题2：气体导电发光机理是什么？ ➢ 问题3：试解释原子光谱为什么是线状光谱？ ➢ 问题4：不同元素的原子为什么具有不同的特征
势能越少，负得越多。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,
因此，不能根据氢原子的能级公式
得出 E n
E1 n2
氢原子各定态能量与n2成反比的错误结论。
(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）跃迁时伴随着电子动能、原子电势能 与原子能量的变化
➢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
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
数
１
能级图
E∞
Ｅ５
Ｅ４ Ｅ３
激发态
Ｅ２
1 2
3
Ｅ１ ——基态
轨道与能级相对应
针对原子光谱是线状谱提出
电子在始、末两个能级Em和En（ Em>En ）间跃迁时会 发射（或吸收）光子的频率，发射（或吸收）光子的频