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第4節(jié)波爾的原子模型,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(jīng)典理論，繞核運動的電子應(yīng)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(yīng)當(dāng)是不穩(wěn)定的，然而實際上并不是這樣。,一、玻爾原子模型提出的背景：盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說很好地解釋了a粒子的散射實驗，初步建立了原子結(jié)構(gòu)的比較正確的圖景，但跟經(jīng)典的電磁理論發(fā)生了矛盾。,2、同時，按照經(jīng)典電磁理論，電子繞核運行時輻射電磁波的頻率應(yīng)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(yīng)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(jié)出來的經(jīng)典電磁理論不適用于原子這樣小的物體產(chǎn)生的微觀現(xiàn)象。為了解決這個矛盾，1913年玻爾在盧瑟福學(xué)說的基礎(chǔ)上，把普朗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(nèi)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)。,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(yīng)。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。,玻爾的原子模型,hν=E初–E未,En=,三、玻爾模型,,四、氫原子的能級圖：,－－－－－－－－－－－－－－－－－,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,１,２,３,４,５,-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。5、注意：從高能級向低能級躍遷時放出光子；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(tài)，可以吸收E≥13.6eV的任何光子，所吸收的能量除用于電離外，都轉(zhuǎn)化為電離出去的電子的動能）。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?！ヌm克—赫茲實驗。,五、能級：,電子云,例2、（07年天津卷）圖為氫原子能級的示意圖，現(xiàn)有大量的氫原子處于ｎ＝４的激發(fā)態(tài)，當(dāng)向低能級躍遷時輻射出若干不同頻率的光。關(guān)于這些光下列說法正確的是（）Ａ．最容易表現(xiàn)出衍射現(xiàn)象的光是由ｎ＝４能級躍到ｎ＝１能級產(chǎn)生的Ｂ．頻率最小的光是由ｎ＝２能級躍遷到ｎ＝１能級產(chǎn)生的Ｃ．這些氫原子總共可輻射出３種不同頻率的光Ｄ．用ｎ＝２能級躍遷到ｎ＝１能級輻射出的光照射逸出功為6.34ｅＶ的金屬鉑能發(fā)生光電效應(yīng)。,D,CD,例5、現(xiàn)有1200個氫原子被激發(fā)到量子數(shù)為4的能級上，若這些受激氫原子最后都回到基態(tài)，則在此過程中發(fā)出的光子總數(shù)是多少？假定處在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)的氫原子躍遷到各較低能級的原子數(shù)都是處在該激發(fā)態(tài)能級上的原子總數(shù)的。A.1200B.2000C.2200D.2400,,解：畫出示意圖，分步計算，不難得出結(jié)論①400個，②400個，③400個，④200個，⑤200個，⑥600個，共2200個。,解：鉻原子從n=2能級躍遷到n=1能級放能E2-E1=3A/4，從n=4能級上電離的電離能是A/16，因此剩余的動能是3A/4-A/16=11A/16。選C。,達(dá)標(biāo)練習(xí)：,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(shè)B、對經(jīng)典電磁理論中關(guān)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(zhuǎn)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(guān)系D、玻爾的兩個公式是在他的理論基礎(chǔ)上利用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計算出來的,ABCD,2、下面關(guān)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(yīng)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(yīng)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(nèi)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,