18.4波尔的原子模型 PPT

激发态：其他的状态
５ ４
３
量
２
ＥＥＥ３４５ 激发态
Ｅ２
v
32 1
m
r
子
数 １
Ｅ１——基态
能级图
轨道图
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，m>n）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
18.4波尔的原子模型
回顾科学家对原子结构的认识史
汤姆孙发现电子
汤姆孙的枣糕模型
不能解释α粒子散射实验
卢瑟福的核式结构模型 存在困难：原子的稳定性
原子光谱的分立特征
玻尔（1885~1962）
1
43 2
玻尔的原子模型
能级假设 E4 E3 E2
43 2
跃迁假设
E4 E3 E2
1
E1 E1
轨道假设
4 3 21
５４Βιβλιοθήκη 氢３原 子
激 发
２
能态
-0.54
巴
帕 邢 系
布 喇 开 系
普 丰 德 系
-0.85 -1.51
-3.4
耳
级
末
图
系
基态
１
赖曼系
-13.6
二、玻尔理论对氢光谱的解释
1、向低轨道跃迁
跃迁时发射光子的能量：
hvEmEn
光子的能量必须等于能级差
处于激发态的原子是不 稳定的,可自发地经过一 次或几次跃迁达基态
若由于碰撞原子从低能级向高能级跃迁时， 碰撞粒子的动能必须大于或等于两能级间的 能量差。——弗兰克—赫兹实验。
一个原子和一群原子 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
了．即：一群氢原子处于量子数为 n 的激发态时，可 能辐射出的光谱条数为 N＝nn2－1＝C2n，而一个氢原
定，即
h v= E初 －E终.
3、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。
为什么氢光谱是线状光谱？
n=4 n=3 n=2 n=1
吸收能量 释放能量
氢原子从一个电子 层跃迁到另一个电 子层时，吸收或释 放一定的能量，就 会吸收或释放一定
量子化条件的 引进没有适当 的理论解释。
氦原子光谱
怎样修改玻尔模型？
思想：必须彻底放弃经典概念？ 关键：用电子云概念取代经典的轨道概念
电子在某处单位体积内出现的概率——电子云
小结：
玻尔的原子结构假说：
1）轨道量子化假说
rn = n2r1
2）能量量子化假说
En=E1/n2
3）跃迁假说：
hnEmEn
称为频率条件，又称辐射条件
针对原子光谱是线状谱提出
En
n
Em
光子的发射和吸收
基
吸收光子 （电子克服库仑引力做功增大电势能，
原子的能量增加）
激
跃迁
发
态
辐射光子
（电子所受库仑力做正功减小电势能，
态
原子的能量减少）
吸收（辐射）光子的能量由前后 两个能级的能量差决定，
即hν＝Ｅm-Ｅn
大家有疑问的，可以询问和交流
发射光子
n 量子数
∞
5 4 3 2
E /eV
0
-0.54 -0.85 -1.51
-3.4
1
-13.6
二、玻尔理论对氢光谱的解释
2、向高轨道跃迁
跃迁时吸收光子的能量：
吸收光子
跃迁条件： hvEmEn
光子的能量必须等于能级差
n 量子数 ∞
5
4
电离条件：hvEEn 即：hv En
3 2
使原子电离，破坏了原子结构，不再
子处于量子数为 n 的激发态上时，最多可辐射出 n－1 条光 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
除了氢原子光谱外，在解决其 他问题上遇到了很大的困难．
可以互相讨论下，但要小声点
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
5、注意：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、加热等方式来传递能 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）。
验证：氢原子光谱 弗兰克—赫兹实验
电子云
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。
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、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。
波长的光， 所以得到线状光谱
二、玻尔理论对氢光谱的解释
n 量子数
n∞：电子脱 ∞
离核束缚
5
4
3
rn n2r1
2
E /eV
0
-0.54 -0.85 -1.51 -3.4
E 0
En
E1 n2
r10.05n3m1
氢原子能级图
-13.6 E113.6eV
二、玻尔理论对氢光谱的解释
n
E/eV
∞－－－－－－－－－－－－－－－－－ 0 eV
符合频率条件
电子吸收能量克服核的引力，脱离原 1 子，变成自由电子的现象---电离
E /eV 0 -0.54 -0.85 -1.51 -3.4
-13.6
跃迁时电子动能、原子势能、原子能量的变化
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。库伦力做负功，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。
hν=E初 – E末
rn= n2r1
En=
E n
1 2
•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
针对原子核式结构模型提出
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
基态：能量最低的状态（离核最近）