1、第第4 4節節 波爾的原子模型波爾的原子模型學習目標學習目標: : 1 1、了解玻爾理論產生的背景；、了解玻爾理論產生的背景； 2 2、理解和掌握玻爾理論內容、意義；、理解和掌握玻爾理論內容、意義； 3 3、理解定態（基態和激發態）、量子化、理解定態（基態和激發態）、量子化、 能級、躍遷的概念，理解氫原子的能級圖。能級、躍遷的概念，理解氫原子的能級圖。 1 1、原來，電子沒有被庫侖力吸引到核上，它一定是以很大的、原來，電子沒有被庫侖力吸引到核上，它一定是以很大的速度繞核運動，就象行星繞著太陽運動那樣。按照經典理論，速度繞核運動，就象行星繞著太陽運動那樣。按照經典理論，繞核運動的電子應該輻射出電

2、磁波，因此它的能量要逐漸減少。繞核運動的電子應該輻射出電磁波，因此它的能量要逐漸減少。隨著能量的減少，電子繞核運行的軌道半徑也要減小隨著能量的減少，電子繞核運行的軌道半徑也要減小, ,于是電子于是電子將沿著螺旋線的軌道落入原子核，就像繞地球運動的人造衛星將沿著螺旋線的軌道落入原子核，就像繞地球運動的人造衛星受到上層大氣阻力不斷損失能量后要落到地面上一樣。受到上層大氣阻力不斷損失能量后要落到地面上一樣。 這樣看這樣看來，原子應當是不穩定的，然而實際上并不是這樣。來，原子應當是不穩定的，然而實際上并不是這樣。一、玻爾原子模型提出的背景：一、玻爾原子模型提出的背景： 盧瑟福的原子核式結構學說很好地解

3、釋了盧瑟福的原子核式結構學說很好地解釋了a a粒子的散射粒子的散射實驗，初步建立了原子結構的比較正確的圖景，但跟經典的實驗，初步建立了原子結構的比較正確的圖景，但跟經典的電磁理論發生了矛盾。電磁理論發生了矛盾。 2 2、同時，按照經典電磁理論，電子繞核運行時輻射電磁波、同時，按照經典電磁理論，電子繞核運行時輻射電磁波的頻率應該等于電子繞核運行的頻率，隨著運行軌道半徑的不的頻率應該等于電子繞核運行的頻率，隨著運行軌道半徑的不斷變化，電子繞核運行的頻率要不斷變化，因此原子輻射電磁斷變化，電子繞核運行的頻率要不斷變化，因此原子輻射電磁波的頻率也要不斷變化。這樣，大量原子發光的光譜就應該是波的頻率也要

4、不斷變化。這樣，大量原子發光的光譜就應該是包含包含一切頻率的連續譜。一切頻率的連續譜。 以上矛盾表明，從宏觀現象總結出來的經典電磁以上矛盾表明，從宏觀現象總結出來的經典電磁理論不適用于原子這樣小的物體產生的微觀現象。為理論不適用于原子這樣小的物體產生的微觀現象。為了解決這個矛盾，了解決這個矛盾，19131913年年玻爾玻爾在盧瑟福學說的基礎上，在盧瑟福學說的基礎上，把普朗克的量子理論運用到原子系統上，提出了玻爾把普朗克的量子理論運用到原子系統上，提出了玻爾理論。理論。二、玻爾理論的主要內容：二、玻爾理論的主要內容： 1 1、原子只能處于一系列不連續的能量狀態中，在這些狀態、原子只能處于一系列不

5、連續的能量狀態中，在這些狀態中原子是穩定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量。中原子是穩定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量。這些狀態叫這些狀態叫定態定態。2 2、原子從一種定態（設能量為、原子從一種定態（設能量為E E初初）躍遷到另一種定態（設）躍遷到另一種定態（設能量為能量為E E終終）時，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子）時，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態的能量差決定，即的能量由這兩種定態的能量差決定，即E初初 E終終. h v=3 3、原子的不同能量狀態跟電子沿不同的圓形軌道繞核運動、原子的不同能量狀態跟電子沿不同的圓形軌道繞核運動相對應。原子的定

6、態是不連續的，因此電子的可能軌道的相對應。原子的定態是不連續的，因此電子的可能軌道的分布也是不連續的。分布也是不連續的。玻爾玻爾（18851962）4 3 2 1 E4E3E2E1定態假設定態假設躍遷假設躍遷假設4 3 2 1 E4E3E2E1軌道假設軌道假設4 3 2 1h=E初初 E未未21nEEn=rn=n2r1三、玻爾模型三、玻爾模型四、氫原子的能級圖：四、氫原子的能級圖：-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540 eVnE 1 1、能級能級：氫原子的各個定態的能量值，叫它的能級。：氫原子的各個定態的能量值，叫它的能級。 2 2、基態基態：在正常狀態下，原子處于最低能級，這時電

7、子在：在正常狀態下，原子處于最低能級，這時電子在離核最近的軌道上運動，這種定態叫基態。離核最近的軌道上運動，這種定態叫基態。 3 3、激發態激發態：除基態以外的能量較高的其他能級，：除基態以外的能量較高的其他能級，叫做激發態。叫做激發態。 4 4、原子發光現象原子發光現象：原子從較高的激發態向較低的激發態或：原子從較高的激發態向較低的激發態或基態躍遷的過程，是輻射能量的過程，這個能量以光子的形式基態躍遷的過程，是輻射能量的過程，這個能量以光子的形式輻射出去，這就是原子發光現象。輻射出去，這就是原子發光現象。 5 5、注意：注意：從高能級向低能級躍遷時放出光子；從低能級向從高能級向低能級躍遷時放

8、出光子；從低能級向高能級躍遷時可能是吸收光子，也可能是由于碰撞、加熱等方高能級躍遷時可能是吸收光子，也可能是由于碰撞、加熱等方式來傳遞能量）。式來傳遞能量）。 原子從低能級向高能級躍遷時只能吸收一定頻率的光子；而從某一能級到被電原子從低能級向高能級躍遷時只能吸收一定頻率的光子；而從某一能級到被電離可以吸收能量大于或等于電離能的任何頻率的光子。（如在基態，可以吸收離可以吸收能量大于或等于電離能的任何頻率的光子。（如在基態，可以吸收E E 13.6eV13.6eV的任何光子，所吸收的能量除用于電離外，都轉化為電離出去的電子的動的任何光子，所吸收的能量除用于電離外，都轉化為電離出去的電子的動能）。能

9、）。 若由于碰撞原子從低能級向高能級躍遷時，碰撞粒子的動能必須大于或等于兩若由于碰撞原子從低能級向高能級躍遷時，碰撞粒子的動能必須大于或等于兩能級間的能量差。能級間的能量差。弗蘭克弗蘭克赫茲實驗。赫茲實驗。五、能級：五、能級：電子云電子云例例2 2、（、（0707年天津卷）年天津卷）圖為氫原子能級圖為氫原子能級的示意圖，現有大量的氫原子處于的示意圖，現有大量的氫原子處于的激發態，當向低能級躍遷時輻的激發態，當向低能級躍遷時輻射出若干不同頻率的光。關于這些光射出若干不同頻率的光。關于這些光下列說法正確的是（下列說法正確的是（ ）最容易表現出衍射現象的光是由最容易表現出衍射現象的光是由能級躍到能級

10、產生的能級躍到能級產生的頻率最小的光是由能級躍頻率最小的光是由能級躍遷到能級產生的遷到能級產生的這些氫原子總共可輻射出種不這些氫原子總共可輻射出種不同頻率的光同頻率的光用能級躍遷到能級用能級躍遷到能級輻射出的光照射逸出功為輻射出的光照射逸出功為6.346.34的的金屬鉑能發生光電效應。金屬鉑能發生光電效應。DCD例例5 5、現有現有12001200個氫原子被激發到量子數為個氫原子被激發到量子數為4 4的能級上，若這些受的能級上，若這些受激氫原子最后都回到基態，則在此過程中發出的光子總數是多少？激氫原子最后都回到基態，則在此過程中發出的光子總數是多少？假定處在量子數為假定處在量子數為n n的激發

11、態的氫原子躍遷到各較低能級的原子的激發態的氫原子躍遷到各較低能級的原子數都是處在該激發態能級上的原子總數的數都是處在該激發態能級上的原子總數的 。 A.1200 B.2000 C.2200 D.2400A.1200 B.2000 C.2200 D.240011n解：解：畫出示意圖，分步計算，不難得畫出示意圖，分步計算，不難得出結論出結論400400個，個，400400個，個，400400個，個，200200個，個，200200個，個，200200個，個，400400個，共個，共22002200個。個。解：解：鉻原子從鉻原子從n=n=2 2能級躍遷到能級躍遷到n=n=1 1能級放能能級放能E E

12、2 2- - E E1 1=3=3A A/4/4，從，從n=n=4 4能級上電離的電離能是能級上電離的電離能是A A/16/16，因此剩余的動能是，因此剩余的動能是3 3A A/4-/4- A A/16=11/16=11 A A/16/16。選。選C C。達標練習：達標練習：1 1、對玻爾理論的下列說法中，正確的是（、對玻爾理論的下列說法中，正確的是（ ）A A、繼承了盧瑟福的原子模型，但對原子能量和電繼承了盧瑟福的原子模型，但對原子能量和電子軌道引入了量子化假設子軌道引入了量子化假設B B、對經典電磁理論中關于對經典電磁理論中關于“做加速運動的電荷要做加速運動的電荷要輻射電磁波輻射電磁波”的

13、觀點提出了異議的觀點提出了異議C C、用能量轉化與守恒建立了原子發光頻率與原子用能量轉化與守恒建立了原子發光頻率與原子能量變化之間的定量關系能量變化之間的定量關系D D、玻爾的兩個公式是在他的理論基礎上利用經典玻爾的兩個公式是在他的理論基礎上利用經典電磁理論和牛頓力學計算出來的電磁理論和牛頓力學計算出來的ABCD2 2、下面關于玻爾理論的解釋中，不正確的說法是、下面關于玻爾理論的解釋中，不正確的說法是（ ）A A、原子只能處于一系列不連續的狀態中，每個狀態原子只能處于一系列不連續的狀態中，每個狀態都對應一定的能量都對應一定的能量B B、原子中，雖然核外電子不斷做加速運動，但只要原子中，雖然核外

14、電子不斷做加速運動，但只要能量狀態不改變，就會向外輻射能量能量狀態不改變，就會向外輻射能量C C、原子從一種定態躍遷到另一種定態時，一定要輻原子從一種定態躍遷到另一種定態時，一定要輻射一定頻率的光子射一定頻率的光子D D、原子的每一個能量狀態都對應一個電子軌道，并原子的每一個能量狀態都對應一個電子軌道，并且這些軌道是不連續的且這些軌道是不連續的C3 3、根據玻爾理論，氫原子中，量子數、根據玻爾理論，氫原子中，量子數N N越大，則下列越大，則下列說法中正確的是（說法中正確的是（ ）A A、電子軌道半徑越大電子軌道半徑越大 B B、核外電子的速率越大核外電子的速率越大C C、氫原子能級的能量越大氫原子能級的能量越大 D D、核外電子的電勢能越大核外電子的電勢能越大4 4、根據玻爾的原子理論，原子中電子繞核運動的半、根據玻爾的原子理論，原子中電子繞核運動的半徑（徑（ ）A A、可以取任意值可以取任意值 B B、可以在某一范圍內取任意值可以在某一范圍內取任意值C C、可以取一系列不連續的任意值可以取一系列不連續的任意值D D、是一系列不連續的特定值是一系列不連續的特定值DACD5 5、按照玻爾理論，一個氫原子中的電子從一半、按照