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歡迎進入物理課堂 同學們好 第二節(jié)玻爾的原子模型能級 學習目標 1 了解玻爾理論產生的背景 2 理解和掌握玻爾理論內容 意義 3 理解定態(tài) 基態(tài)和激發(fā)態(tài) 量子化 能級 躍遷的概念 理解氫原子的能級圖 盧瑟福的原子核式結構學說很好地解釋了a粒子的散射實驗 初步建立了原子結構的正確圖景 但跟經典的電磁理論發(fā)生了矛盾 1 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 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(wèi)星受到上層大氣阻力不斷損失能量后要落到地面上一樣 這樣看來 原子應當是不穩(wěn)定的 然而實際上并不是這樣 一 玻爾提出原子模型的背景 2 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(fā)光的光譜就應該是包含一切頻率的連續(xù)譜 以上矛盾表明 從宏觀現(xiàn)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(xiàn)象 為了解決這個矛盾 1913年玻爾在盧瑟福學說的基礎上 把普郎克的量子理論運用到原子系統(tǒng)上 提出了玻爾理論 二 玻爾理論的主要內容 1 原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中 在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的 電子雖然繞核運動 但并不向外輻射能量 這些狀態(tài)叫定態(tài) 2 原子從一種定態(tài) 設能量為E初 躍遷到另一種定態(tài) 設能量為E終 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(tài)的能量差決定 即 E初E終 hv 3 原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運動相對應 原子的定態(tài)是不連續(xù)的 因此電子的可能軌道的分布也是不連續(xù)的 三 玻爾計算出氫的電子的各條可能軌道半徑和電子在各條軌道上運動時的能量 包括動能和勢能 公式 rn nr1 2 軌道半徑 n 1 2 3 能量 En n 2 1 E1 n 1 2 3 式中r1 E1 分別代表第一條 即離核最近的 可能軌道的半徑和電子在這條軌道上運動時的能量 rn En分別代表第n條可能軌道的半徑和電子在第n條軌道上運動時的能量 n是正整數(shù) 叫量子數(shù) 四 氫原子的能級圖 13 6 3 4 1 51 0 85 0 54 0eV n E 1 能級 氫原子的各個定態(tài)的能量值 叫它的能級 2 基態(tài) 在正常狀態(tài)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(tài)叫基態(tài) 3 激發(fā)態(tài) 除基態(tài)以外的能量較高的其他能級 叫做激發(fā)態(tài) 4 原子發(fā)光現(xiàn)象 原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)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(fā)光現(xiàn)象 五 能級 達標練習 1 對玻爾理論的下列說法中 正確的是 A 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B 對經典電磁理論中關于 做加速運動的電荷要輻射電磁波 的觀點提出了異議C 用能量轉化與守恒建立了原子發(fā)光頻率與原子能量變化之間的定量關系D 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 ABCD 2 下面關于玻爾理論的解釋中 不正確的說法是 A 原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(tài)中 每個狀態(tài)都對應一定的能量B 原子中 雖然核外電子不斷做加速運動 但只要能量狀態(tài)不改變 就會向外輻射能量C 原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時 一定要輻射一定頻率的光子D 原子的每一個能量狀態(tài)都對應一個電子軌道 并且這些軌道是不連續(xù)的 C 3 根據(jù)玻爾理論 氫原子中 量子數(shù)N越大 則下列說法中正確的是 A 電子軌道半徑越大B 核外電子的速率越大C 氫原子能級的能量越大D 核外電子的電勢能越大 4 根據(jù)玻爾的原子理論 原子中電子繞核運動的半徑 A 可以取任意值B 可以在某一范圍內取任意值C 可以取一系列不連續(xù)的任意值D 是一系列不連續(xù)的特定值 D ACD 5 按照玻爾理論 一個氫原子中的電子從一半徑為ra的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到一半徑為rb的圓軌道上 已知ra rb 則在此過程中 A 原子要發(fā)出一系列頻率的光子B 原子要吸收一系列頻率的光子C 原子要發(fā)出某一頻率的光子D 原子要吸收某一頻率的光子 C 同學們再見 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全