高中物理 18.4 玻爾的原子模型課件 新人教版選修3-5.ppt
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18.4,玻爾的原子模型,教學目標,1、知識與技能 (1)了解玻爾原子理論的主要內容; (2)了解能級、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)的概念。 2、過程與方法:通過玻爾理論的學習,進一步了解氫光譜的產(chǎn)生。 3、情感、態(tài)度與價值觀:培養(yǎng)我們對科學的探究精神,養(yǎng)成獨立自主、勇于創(chuàng)新的精神。 教學重點:玻爾原子理論的基本假設。 教學難點:玻爾理論對氫光譜的解釋。 教學方法:教師啟發(fā)、引導,學生討論、交流,19世紀末20世紀初,人類叩開了微觀世界的大門,物理學家根據(jù)有研究提出了關于原子結構的各種模型,盧瑟福的核式結構模型能夠很好的解釋實驗現(xiàn)象,得到了多數(shù)人的支持,但是與經(jīng)典的電磁理論發(fā)生了矛盾.,復習回顧,,按照經(jīng)典物理學的觀點去推斷,在軌道上運動的電子帶有電荷,運動中要輻射電磁波,電子損失了能量,其軌道半徑不斷縮小,最終落在原子核上.由于電子軌道的變化是連續(xù)的,輻射電磁波的頻率也會連續(xù)變化.,事實上,原子是穩(wěn)定的,輻射電磁波的頻率也只是某些確定的值.,1913年玻爾提出了自己的原子結構假說:,一、玻爾原子理論的基本假設:,玻爾,1、軌道量子化假說,3、躍遷量子假說化,2、能量量子化假說,1、軌道量子化假設:圍繞原子核運動的電子軌道半徑只能是某些分立的數(shù)值,這種現(xiàn)象叫做軌道量子化;不同的軌道對應著不同的狀態(tài),在這些狀態(tài)中,盡管電子在做變速運動,卻不輻射能量,因此這些狀態(tài)是穩(wěn)定的。,,2、能量量子化假設:原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中(這些量子 化的能量值叫做能級),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。原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)叫定態(tài)。,電子繞原子核運動時具有動能;它與原子核間有相互作用,因此電子----原子核系統(tǒng)也具有勢能。兩者之和稱為原子的能量。,在各種定態(tài)中,能量最低的狀態(tài)叫基態(tài),其它的狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)。,通常用一個或幾個量子數(shù)來標志各個不同的狀態(tài),例如可以用 n=1,2,3,‥ ‥ 來標志能量分別為 E1,E2,E3, ‥ ‥,3、躍遷量子化假設:原子從一種定態(tài)(設能量為E初)躍遷到另一種定態(tài)(設能量為E終)時,它輻射(或吸收)一定頻率的光子,光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定,即,(頻率條件),,1、玻爾從上述假設出發(fā),利用庫侖定律和牛頓運動定律,計算出了氫的電子可能的軌道半徑和對應的能量.,,氫原子能級,二、玻爾理論對氫光譜的解釋:,,原子也可以從激發(fā)態(tài)向基態(tài)躍遷,電子所受庫侖力做正功減小電勢能,原子的能量減少要輻射出能量,這一能量以光子的形式放出.,原子最低能級所對應的狀態(tài)叫做基態(tài),比基態(tài)能量高的狀態(tài)叫激發(fā)態(tài).,原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷,電子克服庫侖引力做功增大電勢能,原子的能量增加要吸收能量.,2、光子的發(fā)射和吸收,,原子在始、末兩個能級Em和En( EmEn )間躍遷時發(fā)射光子的頻率可以由下式?jīng)Q定:,3、發(fā)射或吸收光子時能量的計算,,4、氫原子的能級圖:,-----------------,1,-1.51,-0.85,0 eV,人們早在了解原子內部結構之前就已經(jīng)觀察到了氣體光譜,不過那時候無法解釋為什么氣體光譜只有幾條互不相連的特定譜線,玻爾理論很好的解釋了氫原子的光譜.,原子從高能級躍遷到低能級時,輻射光子的能量等于前后兩個能級之差.由于原子的能級不連續(xù),所以輻射的光子的能量也不連續(xù),從光譜上看,原子輻射光波的頻率只有若干分立的值.,,玻爾理論成功的解釋并預言了氫原子輻射的電磁波的問題,但是也有它的局限性.,,在解決核外電子的運動時成功引入了量子化的觀念,,,同時又應用了“軌道”等經(jīng)典概念和有關牛頓力學規(guī)律,除了氫原子光譜外,在解決其他問題上遇到了很大的困難.,三. 玻爾理論的局限性,電子云,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。,四、小結:,5、玻爾的原子模型,hν=E初 – E未,En=,玻爾理論解決了原子的穩(wěn)定性和輻射的頻率條件問題,把原子結構的理論向前推進了一步 .,作業(yè) 閱讀:1、弗蘭克------赫茲實驗 2、從量子力學的誕生看科學技術與社會,- 配套講稿:
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