Transcript 第3节玻尔原子模型

卢瑟福原子的核式结构模型的建立过程
汤
姆
孙
发
现
电
子
汤
姆
孙
原
子
模
型
枣糕式
α粒子散射实验
卢
瑟
福
原
子
核
式
模
型
行星式
§2.3.玻尔的原子模型
问题一：
玻尔原子结构假说的内容是什么？
问题二：
玻尔原子结构假说是如何解释卢瑟福
原子模型的困难？
问题：
玻尔原子模型存在 哪些局限性？
一、玻尔原子结构模型
1、轨道量子化
假设
电子绕核旋转的轨道半径只能
取某些分立的值，电子在这些
轨道上绕核旋转是稳定的，不
向外辐射能量.
本假设是针对原子核式模型提出的
一、玻尔原子结构模型
２、能量量子
化假设
电子在不同的轨道运动对应着不同的
状态，原子在不同的状态中具有不同
的能量， 原子只能处于一系列不连
续的能量状态中，这些量子化的能量
值叫做能级．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。
本假设是针对原子稳定性提出的
一、玻尔原子结构模型
３、轨道跃迁
假设
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
能量差决定，即
h v= E初 －E终.
本假设针对线状谱提出
二、能级的研究
思考与讨论：
1、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、电子处于什么轨道时原子最稳定呢？
1、基态： 能量值最低的状态
轨道半径最小原子
最稳定
2、激发态：除基态外的状态
三、玻尔理论对氢光谱的解释
n
n∞：电子脱
离核束缚
rn  n 2 r1
r1  0.053nm
量子数
E /eV
∞
0
5
4
3
-0.54
-0.85
-1.51
2
-3.4
1
-13.6
氢原子能级图
E  0
E1
En  2
n
E1  13.6eV
三、玻尔理论对氢光谱的解释
1、向低轨道跃迁
发射光子
n
跃迁时发射光子的
能量：
hv  Em  En
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
量子数
E /eV
∞
0
5
4
3
-0.54
-0.85
-1.51
2
-3.4
1
-13.6
思考与讨论：
1 要使处于基态的氢原子从基态跃迁到n=4激发态，
则照射光光的频率必须为多少？
2 分别能量为11eV、15eV的光子照射处于基态的氢原子，
结果如何？
n
量子数
E /eV
∞
0
5
4
3
2
-0.54
-0.85
-1.51
1
-13.6
-3.4
三、玻尔理论对氢光谱的解释
2、向高轨道跃迁
吸收光子
跃迁时吸收光子的
能量：
跃迁：
hv  Em  En
光子的能量必须等于能级差
电离：
hv  E  En 即：hv  En
n
量子数
E /eV
∞
0
5
4
3
2
-0.54
-0.85
-1.51
1
-13.6
-3.4
使原子电离
四、玻尔理论的成功与局限之处
1、成功之处： 引入了“量子”的观念
成功解释了氢原子的线状光谱
2、局限之处： 过多地引用了经典的物理理论
对于外层电子较多元素的原子
光谱，其理论与事实相差很大
量子化条件的引进没有适当的理论解释。
电子在某处单位体积内出现的概
率——电子云(演示1.演示2)
玻尔理论只能解释氢原子光谱，而对外层电子较多的原子，理论与
实际相差很多，玻尔理论不再成立。取而代之的是量子力学。量子
力学是一种彻底的量子理论。它不但成功地解释了玻尔理论所能解
释的现象，而且能够解释大量玻尔理论所不能解释的现象。玻尔理
论中的三点假设，在量子力学中也变成理论上推导出来的直接结果。
建立在量子力学基础上的原子理论认为，核外电子的运动服从统计
规律，而没有固定的轨道，我们只能知道他们在核外某处出现的概
率大小。结果发现电子在某些地方出现的率概较大，在另一些地方
出现的概率较小，电子频繁地出现在这些率大的地方，我们可以想
像在那里有一团“电子云”包围着原子核，这些电子云形成许多层，
在不同层中运动的电子具有不同的能量，因而形成了原子的定态和
能级。这样量子力学就根本抛弃了从经典物理引用来的电子运动轨
道的概念，所谓玻尔理论中的电子轨道，只不过是电子云中电子出
现概率最大的地方。
练习：
1、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法
是（ C
）
A、原子只能处于一系列不连续的状态中，
每个状态都对应一定的能量
B、原子中，虽然核外电子不断做加速运动，
但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量
C、原子从一种定态跃迁到另一种定态时，
一定要辐射一定频率的光子
D、原子的每一个能量状态都对应一个电子
轨道，并且这些轨道是不连续的
2、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半
径（ D
）
A、可以取任意值
B、可以在某一范围内取任意值
C、可以取一系列不连续的任意值
D、是一系列不连续的特定值
3 、按照波尔理论，氢原子核外电子从半径较
小的轨道跃迁到半径较大的轨道上，有关能量变
D
化的说法中，正确的是:
A、电子的动能变大，电势能变大，总能量变大
B、电子的动能变小，电势能变小，总能量变小
C、电子的动能变小，电势能变大，总能量不变
D、电子的动能变小，电势能变大，总能量变大