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1、第十八章 原子结构,第四节 玻尔的原子模型,19世纪末20世纪初，人类叩开了微观世界的大门，物理学家根据有研究提出了关于原子结构的各种模型，卢瑟福的核式结构模型能够很好的解释实验现象，得到了多数人的支持，但是与经典的电磁理论发生了矛盾,著名的 粒子散射实验,按照经典物理学的观点去推断，在轨道上运动的电子带有电荷，运动中要辐射电磁波，电子损失了能量，其轨道半径不断缩小，最终落在原子核上由于电子轨道的变化是连续的，辐射电磁波的频率也会连续变化,事实上，原子是稳定的，辐射电磁波的频率也只是某些确定的值,1、围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值，这些现象叫做轨道量子化；,2、不同的轨道对应
2、着不同的状态，在这些状态中，尽管电子在做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的；(定态）,3、原子在不同的状态之中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。（能级）,1913年玻尔提出了自己的原子结构假说,玻尔, 现代物理学认为，原子的可能状态是不连续的，这些能量值叫做能级。 原子最低能级所对应的状态叫做基态，比基态能量高的状态叫激发态,氢原子能级,光子的发射和吸收,原子处于高能级时会自发地向低能级跃迁，跃迁时电子所受库仑力做正功减小电势能，原子的能量减少以光子的形式放出能量。,原子在吸收光子后则从较低能级向较高能级跃迁，电子克服库仑引力做功增大电势能，原子的能量增加要吸收能量,光子的
3、发射和吸收,原子在始、末两个能级Em和En（ EmEn ）间跃迁时发射光子的频率可以由下式决定：,频率条件（辐射条件）,人们早在了解原子内部结构之前就已经观察到了气体光谱，不过那时候无法解释为什么气体光谱只有几条互不相连的特定谱线，玻尔理论很好的解释了氢原子的光谱,人们早在了解原子内部结构之前就已经观察到了气体光谱，不过那时候无法解释为什么气体光谱只有几条互不相连的特定谱线，玻尔理论很好的解释了氢原子的光谱,原子从高能级跃迁到低能级时，辐射光子的能量等于前后两个能级之差由于原子的能级不连续，所以辐射的光子的能量也不连续，从光谱上看，原子辐射光波的频率只有若干分立的值,由于不同的原子的结构不同，
4、能级也就不相同，它们可能辐射的光子也就具有不同的波长，所以每种光谱分布都与其他元素不一样。这样我们就可以通过光谱的分析 知道发光的是什么元素。由于这个原因，这种分立的线状谱又叫原子光谱。,玻尔从上述假设出发，利用库仑定律和牛顿运动定律，计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量,氢原子能级,二、玻尔理论对氢光谱的解释,氢原子的能级图,-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,氢原子能级跃迁与光谱图,巴耳末系,问题1：巴尔末公式有正整数n出现，这里我们也用正整数n来标志
5、氢原子的能级。它们之间是否有某种关系？,巴尔末公式：,n=6,n=5,n=4,n=1,n=3,n=2,根据：E=hv，=c/v 又E =1.89eV= 3.03 10-19J 所以， =hc/ E = 6.6310-34 3.0 10-8 / 3.03 10-19J = 6.57 10-7(m),（巴尔末系）,二.玻尔理论对氢光谱的解释,H,H,H,H,二.玻尔理论对氢光谱的解释,H,H,H,H,n=6,n=5,n=4,n=1,n=3,n=2,巴尔末系氢吸收光谱,玻尔理论成功的解释并预言了氢原子辐射的电磁波的问题，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“
6、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,当原子处于不同的能级时，电子在各处出现的概率是不一样的，如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率，画出图来，就像云雾一样，可以形象的称做电子云：,巩固练习,当氢原子位于n4的能级时，可能发生的跃迁有哪些？请配合作图加以解释,(2007天津卷)右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,(2007全国卷)用大量具有一定能力的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线。调高电子的能力在此进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条。用n表示两侧观测中最高激发态的量子数n之差，E表示调高后电子的能量。根据氢原子的能级图可以判断，n和E的可能值为（ ） A、n=1，13.22 eV E13.32 eV B、n=2，13.22 eV E13.32 eV C、n=1，12.75 eV E13.06 eV D、n=2，12.75 eV E13.06 Ev,A D,