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1、2-4 波尔的原子模型 能级,回顾科学家对原子结构的认识史,汤姆孙发现电子,玻尔的原子模型,h=E初 E末,En=,玻尔（18851962）,一、玻尔原子理论的三个基本假设,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,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）,基态,激发态：其他的状态,假说2:能量量子化,能级图,轨道图,1,2,3,一、玻尔原子理论的三个基本假设,针对原子的稳定性提出,假说3:频率条件（跃迁假说）,针对原子光谱是线状谱提出,
2、当电子从能量较高的定态轨道（其能量记为m）跃迁到能量较低的定态轨道（能量记为n，mn）时，会放出能量为h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hm-n称为频率条件，又称辐射条件,一、玻尔原子理论的三个基本假设,基态,激发态,跃迁,吸收光子,（电子所受库仑力做正功减小电势能，原子的能量减少）,辐射光子,光子的发射和吸收,吸收（辐射）光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hm-n,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。,3、原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形
3、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=4n=3n=2n=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：电子脱离核束缚,氢原子能级图,-13.6,-3.4,-1.51,-0.85,-0.54,0 eV,n,E/eV,基态,激发态,赖曼系,巴耳末系,帕邢系,布喇开系,普丰德系,二、玻尔理论对氢光谱的解释,氢原子能级图,1、向低轨道跃迁,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,跃迁时发射光
4、子的能量：,发射光子,光子的能量必须等于能级差,二、玻尔理论对氢光谱的解释,2、向高轨道跃迁,吸收光子,光子的能量必须等于能级差,使原子电离，破坏了原子结构，不再符合频率条件电子吸收能量克服核的引力，脱离原子，变成自由电子的现象-电离,跃迁条件：,电离条件：,跃迁时吸收光子的能量：,二、玻尔理论对氢光谱的解释,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。,玻尔理论成功的解释并预言了氢原子辐射的电磁
5、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,三、玻尔模型的局限性,氦原子光谱,量子化条件的引进没有适当的理论解释。,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：,1）轨道量子化假说 2）能量量子化假说 3）跃迁假说：,验证：氢原子光谱 弗兰克赫兹实验,rn = n2r1,En=E1/n2,玻尔的原子结构假说：,电子云,1、能级：氢原子的各个定态的能量值，叫它的能级。 2
6、、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。,能级：,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
7、电离外，都转化为电离出去的电子的动能）。 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。,例2、（07年天津卷）图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光。关于这些光下列说法正确的是（ ）最容易表现出衍射现象的光是由能级跃到能级产生的频率最小的光是由能级跃迁到能级产生的这些氢原子总共可辐射出种不同频率的光用能级跃迁到能级辐射出的光照射逸出功为6.34的金属铂能发生光电效应。,D,CD,例5、现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的 。 A.1200 B.2000 C.2200 D.2400,解：画出示意图，分步计算，不难得出结论400个，400个，400个，200个，200个，200个，400个，共2200个。,解：铬原子从n=2能级跃迁到n=1能级放能E2- E1=3A/4，从n=4能级上电离的电离能是A/16，因此剩余的动能是3A/4- A/16=11 A/16。选C。,
