能级.PPT课件

他的博士论文《金属电子论的研究》定性地 说明了金属的各种性质。他察觉到经典理论 的缺陷，并证明了金属的磁性决不能用这些 原理解释。结束在哥本哈根大学的学习后， 玻尔前往英国剑桥大学，想在汤姆逊的指导 下继续研究电子论，但是汤姆逊巳经对这个 问题失去了兴趣。于是玻尔随即转往曼彻斯 特大学，在卢瑟福的实验室工作。1913 年， 他发表了三篇论文，把当时的原子结构模型 与量子论结合起来，揭开了物理学崭新的一 页。
n 量子数
∞
5 4 3 2
1
E /eV 0 -0.54 -0.85 -1.51 -3.4
-13.6
电离：
使原子电离 hvEEn即：hv En
电离后电子剩余动能为：
EkhvEnhv En
注意：En为负值 思考:分别能量为2eV、10eV的光子照射处于 n=2激发态的氢原子，结果如何？
2)实物粒子使原子跃迁
电子处于什么轨道时原子所具有的能量 较小？是内层轨道还是外层轨道？
2、基态： 能量值最低的状态
轨道半径最小
3、激发态：除基态外的状态 4、电离： 核外电子脱离核的束缚状态
原子的能量值最高
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．
氢
rn n2r1
发射光子
可自发地经过一次 或几次跃迁达基态
n 量子数 ∞
跃迁时以光子的形 5
式向外放出能量
4 3
2
hvEmEn
1
E /eV 0 -0.54 -0.85 -1.51 -3.4
-13.6
要注意是一个原子跃迁还是一群原子跃迁
C 可能的光子的频率有 2 种
n
某个氢原子处于n=4激发态 n
量子数
∞
1、它可能向外辐射哪些
⑵原子从一种定态跃迁到另一种定态时，辐 射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这 两定态的能量差决定，即hν=E初－E终。—— 跃迁假设
⑶原子的不同能量状态跟电子沿不同轨道绕核 运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电 子的可能轨道也是不连续的。——轨道能级化 假设
三、能级 1、内容： 原子处于不同定态时所具有的能量值
电场变化
电 辐射电磁波
磁
理 能量减小
论 轨道半径减小
最终落到原子核上
原子是不稳定的
事 实 原子是稳定的
圆周运动 向外辐射能量 轨道半径连续减小 f匀圆逐渐增大
f波= f匀圆
辐射电磁波的频率 应连续变化
辐射的电磁波的频 率只是某些确定值
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 普朗克的量子理论运用到原子系统上， 提出了玻尔理论。
物质发光直接产生的光谱
1) 连续光谱：
连续分布着包含从红光到紫光的各种色光的光谱
产生：由炽热的固体、液体、高压气体发 光而产生
2) 原子光谱： 产生：由稀薄气体发光而产生
只包含一些不连续亮线的光谱,其中的亮线称为谱线
不同元素的原子发光其谱线一般不同，故将谱线 称为特征谱线
2、吸收光谱： 高温物体发出的白光通过物质时，某些 小长的光被物质吸收后产生的光谱
爱因斯坦一直对量子力学的概率解释感到不满， 他曾在写给 玻尔 的信中提到: 「量子力学虽然令 人赞叹，但在我的心中有个声音告诉我，它还不 是那真实的东西……我无论如何也不相信上帝会 在掷骰子!」本世纪最伟大的两位科学巨人之间的 大战就此揭开序幕．
爱因斯坦曾提出许多
“矛盾”，企图证明量子 力学站不住脚。但是，玻 尔对这些“矛盾”经过分 析之后，反倒帮助阐明了 量子力学的原理。
玻尔年轻时，和他的兄弟曾是丹麦
国家足球队的队员。当1922年在斯德哥 尔摩给他授奖时，有一丹麦报纸这样风 趣地报导说：授予“著名足球运动员尼 耳斯.玻尔”诺贝尔奖金。
二、玻尔原子结构模型
⑴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。这些状态叫做 定态。——定态假设
波长的光子？
5 4
3
2、它最多向外辐射的光 2 子数为多少？
3、若是一群处于该激发 态的氢原子呢？
1
E /eV 0 -0.54 -0.85 -1.51 -3.4
-13.6
五、光子的发射与吸收
1、向下跃迁 2、向上跃迁
发射光子 吸收能量
1)光子使原子跃迁
Biblioteka BaiduhvEmEn
光子的能量必须等于能级差
要么全被吸收，要么不吸收
量子化初步
能级
19世纪末20世纪初，人类叩开了微观世 界的大门，物理学家根据有研究提出了关 于原子结构的各种模型，卢瑟福的核式结 构模型能够很好的解释实验现象，得到了 多数人的支持，但是与经典的电磁理论发 生了矛盾． 著名的 粒子散射实验
一、原子核式结构与经典电磁理论的矛盾：
由 圆周运动
经 典
跃迁： E电子 EmEn
实物粒子和原子碰撞的情况，由于实物 粒子的动能可全部或部分地为原子吸收，所 以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两 定态能量之差，也可使原子受激发而向较高 能级跃迁。
思考:用动能为12ev、15ev的电子与氢 原子碰撞，氢原子是否能发生跃迁
六、光谱
复色光通过三棱镜后在光屏
1、发射光谱：上所形成的彩色光带
二、 玻尔的原子模型 卢瑟福的核式结构模型与经典电磁理论的矛盾 1.原子的稳定性? 2.原子光谱是连续谱还是线状谱?
尼尔斯 · 玻尔丹 麦（1885-1962年）
1885 年，玻尔 (Neils Bohr) 出生于丹 麦．哥本哈根。他的父亲是哥本哈根大学 一名杰出的生理学教授，母亲出生于一个 在银行、政治和教育各界中均很活跃的富 有犹太人家庭。父母从小便很关心玻尔， 使他的天赋得以充分发挥。 1903 年，玻 尔入读哥本哈根大学，主修物理学。玻尔 尚未毕业时，便巳经锋芒毕露，他通过观 察喷射的水流就能精密测量出水的表面张 力。 1909 年，玻尔获理科硕士学位， 1911 年获哲学博士学位。
原 子 能
En
1 n2
E1
级
n1,2,3
四、氢原子的轨道及对应的能级
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
五、光子的发射与吸收
1、向下跃迁