人教版教材高中物理选修35 1玻尔的原子模型
人教版高中物理课件-玻尔的原子模型
人教版 ·選修3-5
第十八章 原子結構
第十八章 第四節 玻爾的原子模型
1 學習目標定位 2 課堂情景切入 3 知識自主梳理
4 重點難點突破 5 考點題型設計 6 課時作業
學習目標定位
※
瞭解玻爾原子模型及能級的概念
※ 理解原子發射和吸收光子的頻率與能級差的關係
※ 知道玻爾對氫光譜的解釋以及玻爾理論的局限性
(3)氢原子从高能级向 n＝1,2,3 的能级跃迁时发出的光谱线 分别属于赖曼系，巴耳末系和帕邢系(如图)
2．能级跃迁 处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低能级跃 迁，经过一次或几次跃迁到达基态。所以一群氢原子处于量子 数为 n 的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为 N＝nn2－1＝ C2n。
个轨道上，玻尔将这种现象称跃迁。
電子在核外的運動真的有固定軌道嗎？玻爾理論中的軌 道量子化又如何解釋？
答案： 在原子內部，電子繞核運動並沒有固定的軌道只 不過當原子處於不同的定態時，電子出現在rn＝n2r1處的幾率 大。
二、氢原子跃迁的规律 1．能级图的理解 (1)能级图中 n 称为量子数，E1 代表氢原子的基态能量，即 量子数 n＝1 时对应的能量，其值为－13.6eV。En 代表电子在 第 n 个轨道上运动时的能量。 (2)作能级图时，能级横线间的距离和相应的能级差相对 应，能级差越大，间隔越宽，所以量子数越大，能级越密，竖 直线的箭头表示原子跃迁方向，长度表示辐射光子能量的大 小，n＝1 是原子的基态，n→∞是原子电离时对应的状态。
答案：ABC 點評：應注意電子繞核做圓周運動時，不向外輻射能量， 原子輻射的能量與電子繞核運動無關。
根據玻爾理論，下列關於氫原子的論述正確的是( ) A．若氫原子由能量為En的定態向低能級躍遷時，氫原子 要輻射的光子能量為hν＝En B．電子沿某一軌道繞核運動，若圓周運動的頻率為ν， 則其發光的頻率也是ν C．一個氫原子中的電子從一個半徑為ra的軌道自發地直 接躍遷到另一半徑為rb的軌道，已知ra>rb，則此過程原子要輻 射某一頻率的光子
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经 电子绕核运动将不断向外
典 理
辐射电磁波，电子损失了
论 能量，其轨道半径不断缩
2200
1
E1
h Em En
基
电子克服库仑引力做功增大电势能，原子的能量增加
激
吸收光子
跃迁
辐射光子 发
态
电子所受库仑力做正功减小电势能，原子的能量减少
态
h Em En
( Em > En )
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 r1 = 0.053 nm En = E1/n2 （n = 1，2，3，···）
➢ 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
n
5 4
量3 子2 数
1
E∞ E5
激
E4 发 E3 态
E2
E1 基态
轨
道
与
能
1
级
2
相
3对
应
假说3：频率条件(跃迁假说)
n
E∞
5
E5
4
E4
3
E3
2
E2
针对原子光谱是 线状谱提出
原子在始、末两个能 级 Em 和 En ( Em>En ) 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：
空白演示
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行星运动的轨道半径是连续的 不同于电子的轨道是分立的。
但是，并非把这个图景缩小就可以看做原子核和 它周围电子的运动。在玻尔的理论中，电子的轨道半 径只可能是某些分立的数值。
例如，氢原子中电子轨道的最小半径是 0.053nm，不可能再小了:电子还可能在半径是 0.212nm，0.477nm…的轨道上运行，但是轨道半径 不可能是介于这些数值中间的某个值!
r n ＝ n 2 r 1 ( n ＝ 1, 2 , 3
)
r 1＝ 0.053nm r 2 ＝ 0.212nm
n叫量子数 n=1表示电子轨道1
分立轨道
②定态：原子中具有确定能量的稳定状态。
当电子在不同的轨道上运动时，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，因此、原子的能量是量子化的。这些量子化的能 量值叫做能级。
1、轨道量子化与定态
①电子的轨道是量化的。
玻尔认为，原子中的电子在库仓引力的作用下， 绕原子核做圆周运动，服从经典力学的规律。但不同 的是，电子运行轨道的半径不是任意的，只有当半径 的大小符合一定条件时，这样的轨道才是可能的。也 就是说，电子的轨道是量子化的。电子在这些轨道上 绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射。
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二、波尔理论对氢光谱的解释 人教版高中物理选修3-5课件： 18.4波尔的原子模型 (共25张PPT)【PPT优秀课件】-精美版 波尔运用经典电磁学和经典李颉的理论，可以计算氢原
科学足迹 人教版高中物理选修3-5课件： 18.4 波尔的原子模型 (共25张PPT)【PPT优秀课件】-精美版
弗兰克—赫兹实验
波尔理论的一个重要假设是原子能量的量子 化。光请测量发现了电磁波发射或吸收的分立特 征，从而证实了原子中分立的能级的存在。
人教版高中物理选修3-518.4《玻尔的原子模型》课件
频率变化 辐射电磁波频率连续变化
事实上：原子是稳定的，原子光谱是线状谱。
经典理论 的困难
否定
卢瑟福核式 结构模型
建立
？
1913年玻尔提出了自己的原子结构假说
1、围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的
——针对原子的核式结构模型
数值且电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的（电子的 轨道是量子化的），不产生电磁辐射。
回顾科学家对原子结构的探究过程
汤姆孙 发现电子
否定
原子不可 分割
出现矛盾
建立
汤姆孙的 西瓜模型
不能解释
否定
汤姆孙的 西瓜模型
建立
α 粒子散射实验
卢瑟福的核 式结构模型
卢瑟福模型的困难： 无法解释原子的稳定性和氢原子光谱的分立特征。
核外电子绕核运动
辐射电磁波
能量减少， 轨道连续变小 原子不稳定
频率等于绕核运行的频率
结论:
1.当n减小即轨道半径减小时。库仑力做正功，电子动能增加、 原子势能减小、向外辐射能量，原子能量减小。
2.当n增大即轨道半径增大时。库仑力做负功，电子动能减小、 原子势能增大、从外界吸收能量，原子能量增大。
课堂演练3
根据玻尔理论，氢原子中量子数n越大( ACD ) A．电子的轨道半径越大 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
玻尔 ——针对原子光谱是线状谱提出 注：当电子吸收光子时会从较低能量态跃迁 到较高的能量态，吸收的光子同样由频率条 件决定。（吸收光谱）
玻尔理论对氢光谱的解释
n
量子数
E /eV 0 -0.54 -0.85 -1.51 -3.4
n∞：电子脱 ∞ 离核束缚
高中物理 原子物理知识总结 新人教版选修3
高中物理 原子物理知识总结 新人教版选修3一、原子模型1.汤姆生模型（枣糕模型）汤姆生发现了电子，使人们认识到原子有复杂结构。
2.卢瑟福的核式结构模型（行星式模型）α粒子散射实验是用α粒子轰击金箔，结果是绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但是有少数α粒子发生了较大的偏转。
这说明原子的正电荷和质量一定集中在一个很小的核上。
卢瑟福由α粒子散射实验提出：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间运动。
由α粒子散射实验的实验数据还可以估算出原子核大小的数量级是10-15m 。
3.玻尔模型（引入量子理论，量子化就是不连续性，整数n 叫量子数。
） ⑴玻尔的三条假设（量子化）①轨道量子化r n =n 2r 1 r 1=0.53×10-10m ②能量量子化：21nE E n E 1=-13.6eV③原子在两个能级间跃迁时辐射或吸收光子的能量h ν=E m -E n⑵从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞（用加热的方法，使分子热运动加剧，分子间的相互碰撞可以传递能量）。
原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。
（如在基态，可以吸收E ≥13.6eV 的任何光子，所吸收的能量除用于电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。
⑶玻尔理论的局限性。
由于引进了量子理论（轨道量子化和能量量子化），玻尔理论成功地解释了氢光谱的规律。
但由于它保留了过多的经典物理理论（牛顿第二定律、向心力、库仑力等），所以在解释其他原子的光谱上都遇到很大的困难。
4.光谱和光谱分析⑴炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱。
⑵稀薄气体发光形成线状谱（又叫明线光谱、原子光谱）。
根据玻尔理论，不同原子的结构不同，能级不同，可能辐射的光子就有不同n E /eV∞ 0 -13.6-3.44 -0.85的波长。
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1、它可能向外辐射几种频率的光子？
拓量当。展子原： 化 子条从氢件一原的个由子引稳能进定级没状h跃有态cλ迁适过＝的当渡可的到E能理另4情论一－况解个释稳E。定3状，态得时就λ会＝吸收E或4辐c－射h一E定3频＝率的电－磁波03，.×8频5率1＋大0小81决×.定5于61原.6×子3所×1处.两61定×0态－能13级40间－的1能9 量差
频率有几种？
C
2 n
n 量子数
E /eV
∞
一个氢原子处于n的激发态
0
5
-0.54
1、它可能向外辐射几种频 4
-0.85
率的光子？
3
-1.51
2
-3.4
2、它最多向外辐射的光子 数为多少？
1
-13.6
课堂实例分析：有一群氢原子处于n＝4的能级上，已
知氢原子的基态能量E ＝－13.6 四、玻尔理论成功之处：对氢光谱的解释
新课标高中物理选修3－5
一群氢原子从n能级跃迁，可能向外辐射的光子频率有几种？
二、玻尔理论要解决问题1：原子结构的稳定性
玻尔从上述假设出发，利用经典理论和量子理论结合，计算出了氢的电子的轨道半径和对应的能量值（能级）．
课堂实例分析：有一群氢原子处于n＝4的能级上，已知氢原子的基态能量E1＝－13.
第十八章 基态：能量最低的状态（离核最近）
玻尔
假说1：轨道量子化
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， 电子的轨道是量子化的。
分立轨道
假说2：能级(定态)假说
高二物理人教版选修35玻尔的原子模型
玻尔的原子模型重/难点重点：玻尔原子理论的基本假设。
难点：玻尔理论对氢光谱的解释。
重/难点分析重点分析：玻尔原子理论的基本假设包括能级（定态）假设、跃迁假设、轨道量子化假设。
难点分析：原子从基态向激发态跃迁的过程是吸收能量的过程。
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，吸收或辐射的能量恰等于发生跃迁的两能级之差。
突破策略1．玻尔的原子理论（1）能级（定态）假设：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）（2）跃迁假设：原子从一种定态（设能量为n E ）跃迁到另一种定态（设能量为m E ）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即 m n h E E ν=-（h 为普朗克常量）（本假设针对线状谱提出）（3）轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。
（针对原子核式模型提出，是能级假设的补充）2.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动时的能量（包括动能和势能）公式：轨道半径：21n r n r = n =1，2，3……能 量： 121n E E n =n =1，2，3…… 式中1r 、1E 、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，n r 、n E 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。
3．氢原子的能级图从玻尔的基本假设出发，运用经典电磁学和经典力学的理论，可以计算氢原子中电子的可能轨道半径和相应的能量。
（1）氢原子的大小：氢原子的电子的各条可能轨道的半径211n r r n r =：，1r 代表第一条（离核最近的一条）可能轨道的半径例：n =2， 10 2 2.1210m r -=⨯。
人教版高中物理选修3-5课件玻尔的原子模型
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．
光子的发射和吸收
原子在始、末
两个能级Em和En （ Em>En）间跃迁 时发射光子的频率
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．
应用，一种元素在样品中的含量即使很少， 也能观察到它的光谱．因此光谱分析可以用 来确定样品中包含哪些元素，这种方法非常 灵敏，利用光谱还能确定遥远星球的物质成 分．
4.9 V E2
4.9 eV
E1
电子经过 n 次加速和非弹性碰撞， 能量全部损失，电流最小。
缺陷：电子动能达到4.9 eV便经碰 撞失去能量，无法达到更高动能。
1920年 Franck改进实验装置
K G1
G2 A
Hg
V
A
0.5 V
K：旁热式热阴极，均匀发 射电子，提高能量测量精度
KG1区：电子加速 G1G2区：电子与原子碰撞 G2A区：电子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．
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．
1924年 Hertz测得4.9 eV以上的高激发能
原子能量量子化的另一证据：原子吸收电子能量的分立性
J. Franck (1882-1964)
高中物理选修3-5-玻尔的原子模型
玻尔的原子模型知识集结知识元玻尔的原子模型知识讲解玻尔的原子模型1．玻尔原子模型玻尔认为，围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值，这种现象叫做轨道量子化；不同的轨道对应着不同的状态，在这些状态中，尽管电子在做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的；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．将以上内容进行归纳，玻尔理论有三个要点：（1）原子只能处于一系列的不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的．电子虽然绕核旋转，但并不向外辐射能量，这些状态叫定态．可见，电子如果从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的形状改变半径大小的，而是从一个轨道上“跳跃”到另一个轨道上，玻尔将这种现象称为跃迁．2．能级在玻尔模型中，原子的可能状态是不连续的，因此各状态对应的能量也是不连续的．这些能量值叫做能级．各状态的标号1，2，3，……，叫做量子数，通常用n表示．能量最低的状态叫做基态，其他状态叫做激发态，基态和各激发态的能量分别用表示．（1）氢原子的能级．对氢原子而言，核外的一个电子绕核运行时，若半径不同，则对应着的原子能量也不同，若使原子电离，外界必须对原子做功，使电子摆脱它与原子核之间的库仑力的束缚，所以原子电离后的能量比原子其他状态的能量都高．我们把原子电离后的能量记为0，即选取电子离核处于无穷远处时氢原子的能量为零，则其他状态下的能量值就是负的．（2）能级图．氢原子的能级图如图所示．注意：①由能级图可知，由于电子的轨道半径不同，氢原子的能级不连续，这种现象叫能量量子化．②原子的能量包括：原子的原子核与电子所具有的电势能和电子运动的动能．③原子从基态跃迁到激发态时要吸收能量，而从激发态跃迁到基态则以光子的形式向外放出能量．无论是吸收能量还是放出能量，这个能量值不是任意的，而是等于原子发生跃迁的这两个能级问的能量差．Δx=hν，ν为发出光子的频率．④n=1对应于基态，n趋于无穷大，对应于原子的电离．3．光子的发射和吸收（1）能级的跃迁．根据玻尔模型，原子只能处于一系列的不连续的能量状态中，这些状态分基态和激发态两种．其中原子在基态时是稳定的，原子在激发态时是不稳定的，当原子处于激发态时会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态．注意：①原子能级跃迁时，处于激发态的原子可能经过一次跃迁回到基态；也可能由较高能级的激发态先跃迁到较低能级的激发态，最后回到基态．一个原子由较高能级回到基态，到底发生了几次跃迁，是不确定的．②物质中含有大量的原子，各个原子的跃迁方式也是不统一的．有的原子可能经过一次跃迁就回到基态，而有的原子可能经过几次跃迁才回到基态．（2）光子的发射．由上式可以看出，能级的能量差越大，放出光子的频率就越高．（3）光子的吸收．注意：由于原子的能级是一系列不连续的值，则任意两个能级差也是不连续的，故原子只能发射一些特定频率的光子，同样也只能吸收一些特定频率的光子．但是，当光子能量足够大时，如光子能量E≥13.6e V时，则处于基态的氢原子仍能吸收此光子并发生电离．4．氢原子核外电子绕核运动的轨道与其能量对应关系在氢原子中，电子围绕原子核运动，如将电子的运动轨道看做半径为r的圆周，则原子核与电子之间的库仑力为电子做匀速圆周运动所需的向心力，那么由库仑定律和牛顿第二定律，有，①电子的动能为；②电子在半径为r的轨道上所具有的电势能为；③原子的总能量就是电子的动能和电势能的代数和，即．④注意：比较可得：例题精讲玻尔的原子模型例1.如图是氢原子的能级示意图。
高中物理选修35课件：第十八章 第四节 玻尔的原子模型 (共15张PPT)
2、同时，按照经典电磁理论，电子绕核运行 时辐射电磁波的频率应该等于电子绕核运行的 频率，随着运行轨道半径的不断变化，电子绕 核运行的频率要不断变化，因此原子辐射电磁 波的频率也要不断变化。这样，大量原子发光 的光谱就应该是包含一切频率的连续谱。
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年玻尔在 卢瑟福学说的基础上，把普郎克的量子理论运 用到原子系统上，提出了玻尔理论。
1、原来，电子没有被库仑力吸引到核 上，它一定是以很大的速度绕核运动，就 象行星绕着太阳运动那样。按照经典理论， 绕核运动的电子应该辐射出电磁波，因此 它的能量要逐渐减少。随着能量的减少， 电子绕核运行的轨道半径也要减小,于是电 子将沿着螺旋线的轨道落入原子核，就像 绕地球运动的人造卫星受到上层大气阻力 不断损失能量后要落到地面上一样。 这样 看来，原子应当是不稳定的，然而实际上 并不是这样。
二、玻尔理论的主要内容：
1、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。
2、原子从一种定态（设能量为E初）跃迁到 另一种定态（设能量为E终）时，它辐射（或 吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种 定态的能量差决定，即 h v= E初 －E终.
n 四、氢原子的能级图： E
∞ －－－－－－－－－－－－－－－－－ 0 eV
５
-0.54
４
-0.85
３
-1.51
２
-3.4
１
-13.6
五、能级：
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。
【人教版】高中物理选修3-5优秀教学案集：第十八章 第4节 玻尔的原子模型 Word版含答案
第4节玻尔的原子模型1．丹麦物理学家玻尔提出玻尔理论的基本假设(1)定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态之中，这些状态中能量是稳定的。
(2)跃迁假设：原子从一个定态跃迁到另一个定态，辐射或吸收一定频率的光子。
hν＝E m－E n。
(3)轨道假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。
2．氢原子的轨道半径r n＝n2r1，n＝1,2,3，…氢原子的能量：E n＝1n2E1，n＝1,2,3，…一、玻尔原子理论的基本假设1．玻尔原子模型(1)原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做圆周运动。
(2)电子绕核运动的轨道是量子化的。
(3)电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，且不产生电磁辐射。
2．定态当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的能量，即原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫做能级，原子具有确定能量的稳定状态，称为定态。
能量最低的状态叫做基态，其他的能量状态叫做激发态。
3．跃迁当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为E m)跃迁到能量较低的定态轨道(其能量记为E n，m>n)时，会放出能量为hν的光子，该光子的能量hν＝E m－E n，这个式子被称为频率条件，又称辐射条件。
二、玻尔理论对氢光谱的解释1．解释巴耳末公式(1)按照玻尔理论，从高能级跃迁到低能级时辐射的光子的能量为hν＝E m－E n。
(2)巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和之后所处的定态轨道的量子数n和2。
并且理论上的计算和实验测量的里德伯常量符合得很好。
2．解释氢原子光谱的不连续性原子从较高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等于前后两个能级差，由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。
三、玻尔理论的局限性1．成功之处玻尔理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功解释了氢原子光谱的实验规律。
人教版高二物理选修玻尔的原子模型
5
4
3
2
E /eV
0
-0.54 -0.85 -1.51
-3.4
人教版高二物理选修3-5第十七章18.4 玻尔的 原子模 型(共2 3张PPT )
1
-13.6
人教版高二物理选修3-5第十七章18.4 玻尔的 原子模 型(共2 3张PPT )
习题巩固
(多选)按照玻尔原子理论，下列表述正确的是( BC)
玻尔的原子模型
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
v F
r + e
经 由于电子轨道的变化 典 是连续的，辐射电磁 理 波的频率等于绕核运 论 动的频率,连续变化, 认 原子光谱应该是连续 为 光谱
Em n
En
人教版高二物理选修3-5第十七章18.4 玻尔的 原子模 型(共2 3张PPT )
假说3：频率条件
光子的发射和吸收
基
吸收光子
跃迁
态
辐射光子
人教版高二物理选修3-5第十七章18.4 玻尔的 原子模 型(共2 3张PPT )
hν＝Em- En
（ Em>En ）
激 发 态
人教版高二物理选修3-5第十七章18.4 玻尔的 原子模 型(共2 3张PPT )
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习题巩固
(多选)氢原子各个能级的能量如图2所示，大量氢原 子由n＝1能级跃迁到n＝4能级，在它回到n＝1能级
过程中，下列说法中正确的是( AC)
高中物理人教版选修3-5 18.4 波尔的原子模型
18.4 玻尔的原子模型（人教版）★中学物理学科核心素养玻尔原子理论的基本假设★教学难点玻尔理论对氢光谱的说明。
★教学方法老师启发、引导，学生探讨、沟通。
★教学用具：投影片，多媒体协助教学设备★课时支配1 课时★教学过程（一）引入新课依据卢瑟福的原子核式结构模型，以及经典物理学，我们知道核外的电子在库仑力的作用下将绕原子核高速旋转。
在前面的学习中，我们知道运动的电子可以形成等效电流，→又依据电流磁效应，我们可以推导出这个高速运动的电子四周会产生周期性变更的电磁场，从而向外辐射电磁波→导致原子的能量削减→，这个能量削减，我们可以看成是电子的动能削减了，那电子的动能削减了，速度就要变少，速度变小了，电子将半径减小的向心运动，最终落入原子核中，这样的话原子结构将是不稳定的。
但是事实上这个理论推导结果跟试验是不符合的，因为我们原子结构是稳定的，这是经典物理学没有方法说明的，这是第一个冲突的地方师：其次，假如做这样的向心运动，向外辐射的电磁波的能量是连续的还是分立的生：连续的师：这与试验符合吗？生：不符合，因为我们知道原子光谱是不连续的师：所以，经典的电磁理论不能说明核外的电子的运动状况和原子的稳定性.须要新的理论来说明。
老师：在普朗克关于黑体辐射的量子论和爱因斯坦关于光子概念的启发下，波尔于1913年把量子化这个观念应用到原子系统，提出了自己的原子结构假说。
（二）进行新课1．玻尔的原子理论（1）轨道量子化假设：原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做圆周运动但是，电子轨道半径不是随意的，只有当半径大小符合肯定条件时，这样的轨道才是可能的。
即电子的轨道是量子化的。
电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射。
（2）能级（定态）假设：当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同状态,具有不同能量，所以原子能量也是量子化的。
这些量子化的能量值叫能级；原子中这些具有确定能量的稳定状态叫定态。
能量最低的状态叫基态，其他状态叫激发态。
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问题与练习
如图，用玻尔理论解释，当巴耳末公式n=5时计算出的氢原子 光谱的谱线，是哪两个能级之间的跃迁造成的？
根据巴耳末公式，n=5时计算出的 氢原子光谱的谱线是量子数为5的 能级跃迁到量子数为2的能级形成 的
问题与练习 请用玻尔理论解释：为什么原子的发射光谱都是一些分立的亮线？
跃迁是指电子从某一轨道跳到另一轨道，而电子从 某一轨道跃迁到另一轨道对应着原子从一个能量状 态（定态）跃迁到另一个能量状态（定态）
电离：原子吸收能量使电子脱离原子束缚的现象
能级跃迁和电离
能量变化情况：当轨道半径减小时，库仑力做 正功，原子的电势能Ep减少，电子动能增加， 原子能量减少。
反之，轨道半径增大时，原子电势能增加，电子 动能减少，原子能量增加
不能
若给它13.6的能量，电子将会如 何运动？大于13.6eV的能量呢？
能级跃迁与电离 直接跃迁和间接跃迁 玻尔能级公式的应用 电离和跃迁的区别
能级跃迁和电离
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。
激发态：除基态以外的能量较高的其他能级，叫做 激发态。
氢原子能级
那么，玻尔理论是如何 解释氢光谱的呢？
玻尔理论对氢光谱的解释 了解氢原子的能级图 能根据氢原子基态能级推导不同激发态能级 能利用玻尔理论解释氢原子光谱
玻尔理论对氢光谱的解释 氢原子能级
原子在始、末两个能
级和
间跃迁时发射光子的
频率可以由下式决定：
原子从较高能级向低能级跃迁时放出光子 的能量等于前后两个能极差
由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的。 因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。 又由于不同原子具有不同的结构，能级各不同，因此辐射（或 吸收）的光子频率也不同。
氢原子能级跃迁与光谱图
电子从低能级（如基态）向高能 级（如第一激发态）跃迁时，需 要吸收能量
若给它10.1eV的能量，电子能否 发生跃迁？
对照人造卫星与地球 内层轨道时能量较低
能量量子化（定态） 基态：能量值最低、轨道半径最小的状态
激发态：除基态外的状态
基态
电离：原子吸收能量使电子脱离原子束缚的 现象
能量量子化（定态）
2、能量量子化：针对原子的稳定性提出
当电子在不同的轨道上运动时，原子处于 不同的状态，具有不同的能量。 原子中这些具有特定能量的稳定状态，称 为定态。
玻尔的假设
了解轨道量子化与定态假设 了解频率条件假设 知道能量量子化、轨道量子化、能级、定态、基态、激 发态、跃迁等概念
波尔的原子结构假说
玻尔
轨道量子化
玻尔原子 理论的基 能量量子化 本假设
跃迁假说
轨道量子化
1、轨道量子化：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， 即电子的轨道是量子化的。
不是
光子的发射和吸收 一群氢原子处于n=4激发态，最多向外辐射多少种频率 的光子？
6种
光子的发射和吸收
氢原子核外电子从高能级向低能级跃迁时 可能直接跃迁到基态， 也可能先跃迁到其他低能级的激发态，然后再到基态， 因此处于n能级的电子向低能级跃迁时就有很多可能性，其 可能为 种情况。
光子的发射和吸收
人教版高中物理选修3-5 18.4玻尔的原子模型(共49张PPT)
人教版高中物理选修3-5 18.4玻尔的原子模型(共49张PPT)
弗兰克—赫兹实验 ①方法和原理：使加速的电子通过低压汞蒸气，与汞原子发生 碰撞。测量电子损失的能量和汞原子获得的能量。
人教版高中物理选修3-5 18.4玻尔的原子模型(共49张PPT)
由于原子的能级是分力的，所以放出的光 子的能量也是分立的
氢原子光谱
因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线
玻尔理论对氢光谱的解释
n
∞
氢 激发态
５ ４
原
３
子
的
２
巴
能
耳
级
末
图
１
系
基态 赖曼系
帕邢系
E/eV 0 eV
普
布
丰
喇
德
开
系
系
-0.54 -0.85 -1.51
-3.4
玻尔理论还能很好地解
释甚至预言氢原子其他
电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
电子跃迁模拟动画
跃迁假设（频率条件)
跃迁：原子由一个能量态变为另一 个能量态的过程称为跃迁。
电子从高能级向低能级跃迁
电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。
发，其光子的能量必须等于两能
级的能量差，否则不吸收
光子的发射和吸收
电子由高能量状态跃迁到低能量状态时，释放出的光子的 频率可以是任意值吗？
不可以。因个定态轨道的能量是固定的，
由
可知，跃迁时释放出的光子的频率也是一
系列固定值。
光子的发射和吸收
氢原子从高能级向低能级跃迁时，是不是能级越高，释放的 光子能量越大？
建立 汤姆孙的枣糕模型
α粒子散射实验
否定
建立 卢瑟福的核式结构模型
完美？
但是与经典的电磁理论发生了矛盾
轨道上运动的电子带有电荷
运动中要辐射电磁波，损失能量
经典物理学观点下， 原子将发生“塌陷”
事实上，原 子是稳定的
轨道半径不断缩小 最终落在原子核上
另一方面 电子轨道连续变化
辐射电磁波的频率也会连续变化
玻尔模型的局限性 玻尔模型的局限性 电子云
玻尔模型的局限性
玻尔理论解决了原子的稳定性和辐射的频率条件问题，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
除了氢原子光谱外，在解决其他问题上遇到了很大的困难
①量子化条件的引进没有适当的理论解释 ②氦原子光谱
通常情况下，原子处于基态，基态是最稳定的。 气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击， 有可能向上跃迁到激发态。 处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向能量 较低的能级跃迁，放出光子，最终回到基态。
这就是气体导电时发光的机理
玻尔理论解释不同元素的谱线有不同的特征
玻尔理论又是如何说明为什么不同元素的谱线有不同特征呢？
1.文化危机深化到一定程度，必定引 起深刻 的文化 转型。 所谓文 化转型 ，是指 特定时 代、特 定民族 或群体 赖以生 存的主 导性文 化模式 为另一 种新的 主导性 文化模 式所取 代。 2.在这种意义上，文化转型同文化危 机一样 ，并不 是经常 发生的 社会历 史现象 ，无论 是个体 的文化 习惯的 改变、 价值信 念或信 仰的改 变，还 是特定 群体或 特定社 会某些 文化特 质或文 化理念 的一般 意义上 自觉的 或不自 觉的更 新，都 不能算 作文化 转型.
粒子轰击使电子电离
原子若是吸收外来实物粒子（例如自由电子）的能量而被激发 实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，
所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级
的能量差值（
）
就可使原子发生能级跃迁
玻尔
玻尔理论的成功
玻尔理论第一次将量子观念引入原子 领域，比较完满地解释了氢原子光谱，
他所提出的定态和跃迁这两个概念， 解决了原子的稳定性及原子发射和吸 收电磁辐射之谜，对量子论的建立有 着深远影响 但是玻尔理论也有它的局限性
跃迁假设（频率条件) 3、跃迁假说（频率条件）：针对原子光谱是线状谱提出
这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即 称为频率条件，又称辐射条件
跃迁假设（频率条件)
当电子吸收光子时会从较低的能 量态跃迁到较高的能量态，吸收 的光子的能量同样由频率条件决 定
玻尔从他的三条假设出发，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。
玻尔指出，原子只能处在一系列不连续的能 量状态之中，这些状态中能量是稳定的。所 以原子的能量也量子化的。
能量量子化（定态）
量 子 数
轨道图
能级图
量子数：按能级由低到高为1、2、3…n(n为 整数) 如：氢原子各能级可表示为
激发态
其他的状态
—— 基态 能量最低的状 态 （ 离核最近）
跃迁假设（频率条件) 跃迁：原子由一个能量态变为另一个能量态的过程称为跃迁。 电子从低能级向高能级跃迁
人教版高中物理选修3-5 18.4玻尔的原子模型(共49张PPT)
人教版高中物理选修3-5 18.4玻尔的原子模型(共49张PPT)
问题与练习 包含各种波长的复合光，被原子吸收了某些波长的光子后，连 续光谱中这些波长的位置上便出现了暗线，这样的光谱叫做吸 收光谱。请用玻尔理论解释：为什么各种原子吸收光谱中的每 一条暗线都跟这种原子的发射光谱中的一条亮线相对应？
请同学们用这几个公式推出巴耳末公式
结果与实验值符合的很好
玻尔理论与巴耳末公式
Hδ
Hγ
Hβ
Hα
n=2n=1 n=3 n=4
n=5
n=6
玻尔理论与巴耳末公式
Hδ
Hγ
巴尔末系氢吸收光谱
n=2 n=1 n=3 n=4 n=5 n=6
Hβ Hα
玻尔理论解释气体导电发光
现在建筑上常要安装各式各样的霓虹灯，用以夜间装饰。如图所示，各种气体原 子的能级不同，跃迁时发射光子的能量各异，因此利用不同气体可制成五颜六色 的霓虹灯。这其中蕴含着什么物理道理？
注意一群原子和一个原子
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 情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外 电子跃迁时就会有各种情况出现