4.4 波尔原子模型 (共19张PPT) 课件 2024-2025学年高二物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

(共19张PPT)
第四章 原子结构
第4节 玻尔原子模型
1.了解玻尔原子理论的基本假设的主要内容，掌握能级跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念。
2.能用玻尔原子理论解释氢原子能级图及光谱。
3. 了解玻尔理论的局限性。
人们发现卢瑟福的核式结构无法解释下面现象：
1、原子特征光谱的不连续性
据卢瑟福核式结构理论得到的结果是大量原子发光的频率应该是连续的，而实际上是不连续的。
2、原子的稳定性
据卢瑟福核式结构理论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．如右图。但事实上原子却是稳定的。
1913年玻尔提出了自己的原子结构假说
1.轨道定态
原子核外的电子只能在一些分立的特定轨道上绕核运动；电子在这些轨道上运动时，原子具有一定能量，其数值也是分立的，电子的轨道和原子的能量都是量子化的。电子虽然做圆周运动，但不向外辐射能量，处于稳定的状态，电子处于分立轨道的这些状态称为定态。
一、玻尔原子模型
当电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，原子会辐射光子［图（b）］。反之，当吸收光子时，电子会从能量较低的定态轨道跃迁到能量较高的定态轨道［图（c）］。
辐射（或吸收）的光子的能量hν由两个定态的能量差决定，即该光子的能量应满足频率条件
2.频率条件
1.能级：原子只能处于一系列不连续的能量状态。每个能量状态的能量值是确定的。这些确定的能量值我们称之为能级。
通常用E1、E2、E3…En来表示原子的不同能级
通常用r1、r2、r3…rn来表示不同能级对应的电子轨道半径
二、氢原子的能级结构
2.氢原子的不同能级和相应的电子轨道半径间的关系：
E1为最低能级，约-13.6eV
r1为最小轨道半径，约0.53×10-10m
(n=1,2,3…)
(n=1,2,3…)
3.氢原子能级图
(n=1,2,3,……)
4.基态、激发态
在正常状态下，原子处于最低能级，电子受核的作用力最大而处于离核最近的轨道，这时原子的状态称为基态。
电子吸收能量后，原子从低能级跃迁到高能级，这时原子的状态称为激发态。
低能级（En）
电子吸收光子克服库仑引力做功，原子能量增加
高能级（Em）
电子辐射光子，原子能量减少
跃 迁
5.跃迁过程的能量关系
原子只要辐射或吸收能量就能发生跃迁吗？
原子在跃迁时吸收或辐射的能量不是任意的，只有这个能量等于电子跃迁时始末两个能级的能量差，才会发生跃迁。
例题：氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝1的能级，所辐射光子的能量、频率和波长分别是多少？
解
1.解释氢原子光谱
由玻尔理论可知,激发到高能级Em的电子跃迁到低能级En,辐射出的光子的能量为hν= =________,即ν=____________,其中ν为辐射光子的频率,h为普朗克常量,h=6.63×10-34 J·s。
Em-En
-
()
三、解释氢原子光谱、玻尔理论的局限
此式在形式上与氢原子光谱规律的波长公式一致。当 n = 2，m = 3，4，5，6，… 时，这个式子与巴耳末公式一致。电子从更高的能级跃迁到 n = 2 的能级，可得氢原子巴耳末系的光谱线。
()
2.波尔理论的局限性
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“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
氦原子光谱
量子化条件的引进没有适当的理论解释
当原子处于不同的状态时，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，人们形象地把它叫作电子云。
(1)少量原子发出的是线状谱，大量原子发出的是连续谱。(　　)
(2)连续谱一定是大量不同元素共同发出的光谱。(　　)
(3)氢原子光谱有无数条分立谱线，其中有四条谱线在可见光范围内。(　　)
(4)巴耳末公式能描述整个氢原子光谱。(　　)
(5)电子的轨道半径不是任意的，只有当半径的大小符合一定条件时，这样的轨
道才是可能的。(　　)
(6)氢原子吸收或辐射光子的频率条件是hν＝En－Em(m(7)氢原子各能级的能量指电子绕核运动的动能。(　　)
(8)玻尔理论能解释不同元素的原子光谱。(　　)
√
√
×
×
×
×
√
×
2.根据玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是( )
A.当氢原子由能量为En的定态向低能级跃迁时，氢原子要辐射的光子能量为hν＝En
B.电子沿某一轨道绕核运动，若圆周运动的频率为ν，则其发光的频率也是ν
C.一个氢原子中的电子从一个半径为ra的轨道自发地直接跃迁到另一个半径为rb的轨道，已知ra>rb，则此过程原子要辐射某一频率的光子
D.氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁
C
3. 图中所示为氢原子的能级示意图，关于氢原子跃迁，下列说法正确的是(　　)
A．一群处于n＝5激发态的氢原子，向低能级跃迁时
可以发出10种不同频率的光
B．一个处于n＝4激发态的氢原子，向低能级跃迁时
可以发出6种不同频率的光
C．用12 eV的光子照射处于基态的氢原子时，电子可
以跃迁到n＝2能级
D．氢原子中的电子从高能级向低能级跃迁时动能增大，
氢原子的电势能增大
A
4. 氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中(　　)
A．电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大
B．电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量增大
C．电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量减小
D．电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增大
D