18.4波尔的原子模型（共28张ppt）
文档属性
| 名称 | 18.4波尔的原子模型（共28张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 728.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-03-02 22:03:37 | ||
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文档简介
(共28张PPT)
第4节
波尔的原子模型
玻尔其人：
他是卢瑟福的学生，在其影响下具有严谨的科学态度，勤奋好学，平易近人，后来很多的科学家都有纷纷来到他身边工作。当有人问他，为什么能吸引那么多科学家来到他身边工作时，他回答说：“因为我不怕在青年面前暴露自已的愚蠢”。这种坦率和实事求是的态度是使当时他领导的哥本哈根理论研究所永远充满活力，兴旺发达的原因。爱因斯坦评价说：
“作为一个科学的思想家，玻尔具有那么惊人的吸
引力，在于他具有大胆和谦逊两种品德难得的结合”
1885
年，玻尔
(Neils
Bohr)
出生于丹麦．哥本哈根。他的父亲是哥本哈根大学一名杰出的生理学教授，母亲出生于一个在银行、政治和教育各界中均很活跃的富有犹太人家庭。父母从小便很关心玻尔，使他的天赋得以充分发挥。
1903
年，玻尔入读哥本哈根大学，主修物理学。玻尔尚未毕业时，便巳经锋芒毕露，他通过观察喷射的水流就能精密测量出水的表面张力。
1909
年，玻尔获理科硕士学位，1911
年获哲学博士学位。
他的博士论文《金属电子论的研究》定性地说明了金属的各种性质。他察觉到经典理论的缺陷，并证明了金属的磁性决不能用这些原理解释。结束在哥本哈根大学的学习后，玻尔前往英国剑桥大学，想在汤姆孙的指导下继续研究电子论，但是汤姆孙巳经对这个问题失去了兴趣。于是玻尔随即转往曼彻斯特大学，在卢瑟福的实验室工作。1913
年，他发表了三篇论文，把当时的原子结构模型与量子论结合起来，揭开了物理学崭新的一页。
爱因斯坦一直对量子力学的概率解释感到不满，他曾在写给
玻尔
的信中提到:
「量子力学虽然令人赞叹，但在我的心中有个声音告诉我，它还不是那真实的东西……我无论如何也不相信上帝会在掷骰子!本世纪最伟大的两位科学巨人之间的大战就此揭开序幕．
爱因斯坦曾提出许多“矛盾”，企图证明量子力学站不住脚。但是，玻尔对这些“矛盾”经过分析之后，反倒帮助阐明了量子力学的原理。
丹麦物理学家N.玻尔
意识到了经典理论在解释原子结构方面遇到困难，在量子论与光子说的启发下，提出了自己的原子结构假说
一、玻尔原子理论的基本假设
1.
轨道量子化
电子的轨道是量子化的
氢原子中电子轨道的最小半径
电子的轨道是量子化的
rn=n2r1
（n=1,2,3……)
一、玻尔原子理论的基本假设
2.
定态与能量量子化
电子在不同的轨道上运动时，原子是稳定的，不产生电磁辐射，称为定态。
原子的能量是量子化的
（n=1,2,3……)
一、玻尔原子理论的基本假设
2.
定态与能量量子化
能量最低的状态叫做基态，其它的状态叫做激发态。
量子化的能量值叫做能级。
氢原子在基态（第一能级）的能量：
一、玻尔原子理论的基本假设
2.
定态与能量量子化
能级图：将原子的能量值用图示的方法描述
氢原子的能级图
一、玻尔原子理论的基本假设
3.
跃迁理论
原子从一种定态跃迁到另一种定态时，辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两定态的能量差决定，即
4
3
2
1
E4
E3
E2
E1
定态假设
跃迁假设
4
3
2
1
E4
E3
E2
E1
轨道假设
4
3
2
1
－－－－－－－－－－－－－－－－－
１
２
３
４
５
-13.6
-3.4
-1.51
-0.85
-0.54
0
eV
n
E
∞
二、氢原子的能级图
氢原子的轨道及对应的能级
n?∞：电子脱离核束缚
1
2
3
4
5
∞
n
量子数
-13.6
-3.4
-1.51
-0.85
-0.54
0
E
/eV
氢原子能级图
1、向下跃迁
1
2
3
4
5
∞
n
量子数
-13.6
-3.4
-1.51
-0.85
-0.54
0
E
/eV
可自发地经过一次或几次跃迁达基态
跃迁时以光子的形式向外放出能量
发射光子
三、光子的发射与吸收
某个氢原子处于n=4激发态
1、它可能向外辐射哪些波长的光子？
2、它最多向外辐射的光子数为多少？
1
2
3
4
5
∞
n
量子数
-13.6
-3.4
-1.51
-0.85
-0.54
0
E
/eV
可能的光子的频率有
种
1、向下跃迁
2、向上跃迁
发射光子
1
2
3
4
5
∞
n
量子数
-13.6
-3.4
-1.51
-0.85
-0.54
0
E
/eV
吸收能量
1)光子使原子跃迁
光子的能量必须等于能级差
要么全被吸收，要么不吸收
三、光子的发射与吸收
电离：
电离后电子剩余动能为：
注意：En为负值
思考:分别能量为2eV、10eV的光子照射处于n=2激发态的氢原子，结果如何？
使原子电离
2)实物粒子使原子跃迁
跃迁：
实物粒子和原子碰撞的情况，由于实物粒子的动能可全部或部分地为原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，也可使原子受激发而向较高能级跃迁。
思考:用动能为12ev、15ev的电子与氢原子碰撞，氢原子是否能发生跃迁
例、图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于ｎ＝４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（
）
Ａ．最容易表现出衍射现象的光是由ｎ＝４能级跃到ｎ＝１能级产生的
Ｂ．频率最小的光是由ｎ＝２能级跃迁到ｎ＝１能级产生的
Ｃ．这些氢原子总共可辐射出３种不同频率的光
Ｄ．用ｎ＝２能级跃迁到ｎ＝１能级辐射出的光照射逸出功为6.34ｅＶ的金属铂能发生光电效应。
D
CD
例、现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的
。
A.1200
B.2000
C.2200
D.2400
解：画出示意图，分步计算，不难得出结论①400个，②400个，③400个，④200个，⑤200个，⑥200个，⑦400个，共2200个。
解：铬原子从n=2能级跃迁到n=1能级放能E2-
E1=3A/4，从n=4能级上电离的电离能是A/16，因此剩余的动能是3A/4-
A/16=11
A/16。选C。
达标练习：
1、对玻尔理论的下列说法中，正确的是（
）
A、继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设
B、对经典电磁理论中关于“做加速运动的电荷要辐射电磁波”的观点提出了异议
C、用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系
D、玻尔的两个公式是在他的理论基础上利用经典电磁理论和牛顿力学计算出来的
ABCD
2、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（
）
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
C
3、根据玻尔理论，氢原子中，量子数N越大，则下列说法中正确的是（
）
A、电子轨道半径越大
B、核外电子的速率越大
C、氢原子能级的能量越大
D、核外电子的电势能越大
4、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（
）
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
D
ACD
5、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上，已知ra>rb，则在此过程中（
）
A、原子要发出一系列频率的光子
B、原子要吸收一系列频率的光子
C、原子要发出某一频率的光子
D、原子要吸收某一频率的光子
C
第4节
波尔的原子模型
玻尔其人：
他是卢瑟福的学生，在其影响下具有严谨的科学态度，勤奋好学，平易近人，后来很多的科学家都有纷纷来到他身边工作。当有人问他，为什么能吸引那么多科学家来到他身边工作时，他回答说：“因为我不怕在青年面前暴露自已的愚蠢”。这种坦率和实事求是的态度是使当时他领导的哥本哈根理论研究所永远充满活力，兴旺发达的原因。爱因斯坦评价说：
“作为一个科学的思想家，玻尔具有那么惊人的吸
引力，在于他具有大胆和谦逊两种品德难得的结合”
1885
年，玻尔
(Neils
Bohr)
出生于丹麦．哥本哈根。他的父亲是哥本哈根大学一名杰出的生理学教授，母亲出生于一个在银行、政治和教育各界中均很活跃的富有犹太人家庭。父母从小便很关心玻尔，使他的天赋得以充分发挥。
1903
年，玻尔入读哥本哈根大学，主修物理学。玻尔尚未毕业时，便巳经锋芒毕露，他通过观察喷射的水流就能精密测量出水的表面张力。
1909
年，玻尔获理科硕士学位，1911
年获哲学博士学位。
他的博士论文《金属电子论的研究》定性地说明了金属的各种性质。他察觉到经典理论的缺陷，并证明了金属的磁性决不能用这些原理解释。结束在哥本哈根大学的学习后，玻尔前往英国剑桥大学，想在汤姆孙的指导下继续研究电子论，但是汤姆孙巳经对这个问题失去了兴趣。于是玻尔随即转往曼彻斯特大学，在卢瑟福的实验室工作。1913
年，他发表了三篇论文，把当时的原子结构模型与量子论结合起来，揭开了物理学崭新的一页。
爱因斯坦一直对量子力学的概率解释感到不满，他曾在写给
玻尔
的信中提到:
「量子力学虽然令人赞叹，但在我的心中有个声音告诉我，它还不是那真实的东西……我无论如何也不相信上帝会在掷骰子!本世纪最伟大的两位科学巨人之间的大战就此揭开序幕．
爱因斯坦曾提出许多“矛盾”，企图证明量子力学站不住脚。但是，玻尔对这些“矛盾”经过分析之后，反倒帮助阐明了量子力学的原理。
丹麦物理学家N.玻尔
意识到了经典理论在解释原子结构方面遇到困难，在量子论与光子说的启发下，提出了自己的原子结构假说
一、玻尔原子理论的基本假设
1.
轨道量子化
电子的轨道是量子化的
氢原子中电子轨道的最小半径
电子的轨道是量子化的
rn=n2r1
（n=1,2,3……)
一、玻尔原子理论的基本假设
2.
定态与能量量子化
电子在不同的轨道上运动时，原子是稳定的，不产生电磁辐射，称为定态。
原子的能量是量子化的
（n=1,2,3……)
一、玻尔原子理论的基本假设
2.
定态与能量量子化
能量最低的状态叫做基态，其它的状态叫做激发态。
量子化的能量值叫做能级。
氢原子在基态（第一能级）的能量：
一、玻尔原子理论的基本假设
2.
定态与能量量子化
能级图：将原子的能量值用图示的方法描述
氢原子的能级图
一、玻尔原子理论的基本假设
3.
跃迁理论
原子从一种定态跃迁到另一种定态时，辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两定态的能量差决定，即
4
3
2
1
E4
E3
E2
E1
定态假设
跃迁假设
4
3
2
1
E4
E3
E2
E1
轨道假设
4
3
2
1
－－－－－－－－－－－－－－－－－
１
２
３
４
５
-13.6
-3.4
-1.51
-0.85
-0.54
0
eV
n
E
∞
二、氢原子的能级图
氢原子的轨道及对应的能级
n?∞：电子脱离核束缚
1
2
3
4
5
∞
n
量子数
-13.6
-3.4
-1.51
-0.85
-0.54
0
E
/eV
氢原子能级图
1、向下跃迁
1
2
3
4
5
∞
n
量子数
-13.6
-3.4
-1.51
-0.85
-0.54
0
E
/eV
可自发地经过一次或几次跃迁达基态
跃迁时以光子的形式向外放出能量
发射光子
三、光子的发射与吸收
某个氢原子处于n=4激发态
1、它可能向外辐射哪些波长的光子？
2、它最多向外辐射的光子数为多少？
1
2
3
4
5
∞
n
量子数
-13.6
-3.4
-1.51
-0.85
-0.54
0
E
/eV
可能的光子的频率有
种
1、向下跃迁
2、向上跃迁
发射光子
1
2
3
4
5
∞
n
量子数
-13.6
-3.4
-1.51
-0.85
-0.54
0
E
/eV
吸收能量
1)光子使原子跃迁
光子的能量必须等于能级差
要么全被吸收，要么不吸收
三、光子的发射与吸收
电离：
电离后电子剩余动能为：
注意：En为负值
思考:分别能量为2eV、10eV的光子照射处于n=2激发态的氢原子，结果如何？
使原子电离
2)实物粒子使原子跃迁
跃迁：
实物粒子和原子碰撞的情况，由于实物粒子的动能可全部或部分地为原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，也可使原子受激发而向较高能级跃迁。
思考:用动能为12ev、15ev的电子与氢原子碰撞，氢原子是否能发生跃迁
例、图为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于ｎ＝４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（
）
Ａ．最容易表现出衍射现象的光是由ｎ＝４能级跃到ｎ＝１能级产生的
Ｂ．频率最小的光是由ｎ＝２能级跃迁到ｎ＝１能级产生的
Ｃ．这些氢原子总共可辐射出３种不同频率的光
Ｄ．用ｎ＝２能级跃迁到ｎ＝１能级辐射出的光照射逸出功为6.34ｅＶ的金属铂能发生光电效应。
D
CD
例、现有1200个氢原子被激发到量子数为4的能级上，若这些受激氢原子最后都回到基态，则在此过程中发出的光子总数是多少？假定处在量子数为n的激发态的氢原子跃迁到各较低能级的原子数都是处在该激发态能级上的原子总数的
。
A.1200
B.2000
C.2200
D.2400
解：画出示意图，分步计算，不难得出结论①400个，②400个，③400个，④200个，⑤200个，⑥200个，⑦400个，共2200个。
解：铬原子从n=2能级跃迁到n=1能级放能E2-
E1=3A/4，从n=4能级上电离的电离能是A/16，因此剩余的动能是3A/4-
A/16=11
A/16。选C。
达标练习：
1、对玻尔理论的下列说法中，正确的是（
）
A、继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设
B、对经典电磁理论中关于“做加速运动的电荷要辐射电磁波”的观点提出了异议
C、用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系
D、玻尔的两个公式是在他的理论基础上利用经典电磁理论和牛顿力学计算出来的
ABCD
2、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（
）
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
C
3、根据玻尔理论，氢原子中，量子数N越大，则下列说法中正确的是（
）
A、电子轨道半径越大
B、核外电子的速率越大
C、氢原子能级的能量越大
D、核外电子的电势能越大
4、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（
）
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
D
ACD
5、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨道上，已知ra>rb，则在此过程中（
）
A、原子要发出一系列频率的光子
B、原子要吸收一系列频率的光子
C、原子要发出某一频率的光子
D、原子要吸收某一频率的光子
C