會計學1玻爾的原子模型課堂湯姆孫發現電子湯姆孫的西瓜模型α粒子散射實驗盧瑟福的核式結構模型回顧科學家對原子結構的認識史原子不可割湯姆孫的西瓜模型原子穩定性事實氫光譜實驗否定建立否定建立否定盧瑟福的核式結構模型建立出現矛盾出現矛盾?第1頁/共32頁原子是穩定的電子繞核運動將不斷向外輻射電磁波，電子損失了能量，其軌道半徑不斷縮小，最終落在原子核上,而使原子變得不穩定．++經典理論認為事實第2頁/共32頁由于電子軌道的變化是連續的，輻射電磁波的頻率等于繞核運動的頻率,連續變化,原子光譜應該是連續光譜經典理論認為事實原子光譜是不連續的,是線狀譜第3頁/共32頁以上矛盾表明，從宏觀現象總結出來的經典電磁理論不適用于原子這樣小的物體產生的微觀現象。為了解決這個矛盾，1913年丹麥的物理學家玻爾在盧瑟福學說的基礎上，把普朗克的量子理論運用到原子系統上，提出了玻爾理論。第4頁/共32頁一、玻爾原子理論的基本假設分立軌道針對原子核式結構模型提出圍繞原子核運動的電子軌道半徑只能是某些分立的數值。且電子在這些軌道上繞核的轉動是穩定的，不產生電磁輻射，也就是說，電子的軌道也是量子化的+第5頁/共32頁一、玻爾原子理論的基本假設

電子在不同的軌道上運動，原子處于不同的狀態．玻爾指出，原子在不同的狀態中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。在這些狀態中原子是穩定的。針對原子的穩定性提出+第6頁/共32頁能級：量子化的能量值。定態：原子中具有確定能量的穩定狀態量子數基態：能量最低的狀態（離核最近）——基態激發態：其他的狀態激發態一、玻爾原子理論的基本假設能級圖123軌道與能級相對應Ｅ４１２３４５Ｅ１Ｅ３Ｅ２Ｅ５E∞第7頁/共32頁n

EmEn一、玻爾原子理論的基本假設針對原子光譜是線狀譜提出

當電子從能量較高的定態軌道（其能量記為Ｅm）躍遷到能量較低的定態軌道（能量記為Ｅn，m>n）時，會放出能量為hν的光子（h是普朗克常量），這個光子的能量由前后兩個能級的能量差決定，即hν＝Ｅm-Ｅn稱為頻率條件，又稱輻射條件+第8頁/共32頁

原子在始、末兩個能級Em和En（Em>En

）間躍遷時發射（或吸收）光子的頻率可以由前后能級的能量差決定：一、玻爾原子理論的基本假設針對原子光譜是線狀譜提出Ｅ４１２３４５Ｅ１Ｅ３Ｅ２Ｅ５E∞第9頁/共32頁激發態躍遷基態（電子克服庫侖引力做功增大電勢能，原子的能量增加）吸收光子（電子所受庫侖力做正功減小電勢能，原子的能量減少）輻射光子光子的發射和吸收（Em>En

）第10頁/共32頁玻爾從上述假設出發，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(r1=0.053nm)第11頁/共32頁氫原子各定態的能量值，為電子繞核運動的動能Ek和電勢能Ep的代數和，因為在選無窮遠處電勢能為零的情況下，各定態的電勢能均為負值，且其大小總大于同一定態的動能值，所以各定態能量值均為負值，因此，不能根據氫原子的能級公式得出氫原子各定態能量與n2成反比的錯誤結論。第12頁/共32頁說明1：（1）這里的能量指總能量(即E=Ek+Ep)例如：E1=-13.6eV實際上，其中Ek1=13.6eV，Ep1=-27.2eV。（2）這里的電勢能Ep＜0，原因是規定了無限遠處的電勢能為零。這樣越是里面軌道電勢能越少，負得越多。(3)量子數n=1定態，能量值最小，電子動能最大，電勢能最小；量子數越大，能量值越大，電子動能越小，電勢能越大.第13頁/共32頁（4）躍遷時電子動能、原子電勢能與原子能量的變化當軌道半徑減小時，庫侖引力做正功，原子的電勢能Ep減小，電子動能增大，原子能量減小．反之，軌道半徑增大時，原子電勢能增大，電子動能減小，原子能量增大．第14頁/共32頁

說明2：1、從高能級向低能級躍遷–發射光子以光子形式輻射出去（原子發光現象）2從低能級向高能級躍遷對于能量小于13.6ev的光子（要么全被吸收，要么不吸收）對于能量大于或等于13.6ev的光子（電離）（1）吸收光子（2）吸收實物粒子能量

只要實物粒子動能足以使氫原子向高能級躍遷,就能被氫原子吸收全部或部分動能而使氫原子向高能級躍遷,多余能量仍為實物粒子動能。第15頁/共32頁氫原子核外只有一個電子，這個電子在某個時刻只能處在某一個可能的軌道上，在某段時間內，由某一軌道躍遷到另一個軌道時，可能的情況只有一種，但是如果容器中盛有大量的氫原子，這些原子的核外電子躍遷時就會有各種情況出現．對于量子數為n的一群氫原子，向較低的激發態或基態躍遷時，可能產生的譜線條數為N=

說明3.一群原子和一個原子的躍遷問題第16頁/共32頁說明4.躍遷與電離的問題原子躍遷時．不管是吸收還是輻射光子，其光子的能量都必須等于這兩個能級的能量差．即：若想把處于某一定態上的原子的電子電離出去，就需要給原子一定的能量．如基態氫原子電離，其電離能為13.6eV，只要能量等于或大于13.6eV的光子都能被基態氫原子吸收而電離，只不過入射光子的能量越大，原子電離后產生的電子具有的動能越大．第17頁/共32頁－－－－－－－－－１２３４５-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540nE/eV∞賴曼系（紫外線）巴耳末系（可見光）帕邢系（紅外線）布喇開系逢德系N=1N=2N=3N=4N=5N=6軌道與能級相對應成功解釋了氫光譜的所有譜線。二、玻爾理論對氫光譜的解釋第18頁/共32頁

氫原子能級躍遷與光譜圖巴耳末系-13.6eV-3.40eV-1.51eV-0.85eV-0.54eV0n=1n=2n=3n=4n=5n=問題1：巴爾末公式有正整數n出現，這里我們也用正整數n來標志氫原子的能級。它們之間是否有某種關系？巴爾末公式：二、玻爾理論對氫光譜的解釋第19頁/共32頁n=6n=5n=4n=1n=3n=2（巴爾末系）二.玻爾理論對氫光譜的解釋HδHγHβHα第20頁/共32頁

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“粒子、軌道”等經典概念和有關牛頓力學規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、玻爾模型的局限性氦原子光譜量子化條件的引進沒有適當的理論解釋。第21頁/共32頁湯姆孫發現電子湯姆孫的西瓜模型α粒子散射實驗盧瑟福的核式結構模型原子不可割湯姆孫的西瓜模型原子穩定性事實氫光譜實驗否定建立否定建立否定盧瑟福的核式結構模型建立出現矛盾出現矛盾?玻爾模型復雜（氦）原子光譜量子力學理論

玻爾模型否定建立觀察與實驗所獲得的事實出現矛盾建立科學模型提出科學假說拓展與提高怎樣修改玻爾模型？思想：必須徹底放棄經典概念？關鍵：用電子云概念取代經典的軌道概念電子在某處單位體積內出現的概率——電子云原子結構的認識史第22頁/共32頁重點一：能熟練畫出氫原子能級圖EnE2E1-13.6E3E4E5基態電離態第一激發態主量子數能量巴耳末系末態賴曼系末態第二激發態第三激發態8654321(eV)E113.6eVEnE1n2記住關鍵數據和公式((vhE初E末學以致用重點二：掌握能級躍遷概念及譜線計算方法h10346.63Js10191.60JEnE1n2n2eV13.613.6n2((vhE初E末優點：突出能級概念。可看成理論公式。第23頁/共32頁

例題1：按照波爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道上，有關能量變化的說法中，正確的是:A、電子的動能變大，電勢能變大，總能量變大B、電子的動能變小，電勢能變小，總能量變小C、電子的動能變小，電勢能變大，總能量不變D、電子的動能變小，電勢能變大，總能量變大D第24頁/共32頁例題2：根據玻爾理論，某原子的電子從能量為E的軌道躍遷到能量為E/的軌道，輻射出波長為λ的光，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，則E/等于

A.B.C.D.C第25頁/共32頁例題3：欲使處于基態的氫原子被激發，下列可行的措施是（）

A.用10.２eV的光子照射

B.用11eV的光子照射

C.用14eV的光子照射

D.用11eV的電子碰撞ACD第26頁/共32頁例4、如圖所示為氫原子的能級圖，若用能量為12.75eV的光子去照射大量處于基態的氫原子，則（）

A.氫原子能從基態躍遷到n=4的激發態上去

B.有的氫原子能從基態躍遷到n=3的激發態上去

C.氫原子最多能發射3種波長不同的光

D.氫原子最多能發射6種波長不同的光

AD第27頁/共32頁八、氫原子的能量rv庫侖力提供向心力1、電子的動能：2、原子的電勢能：取電子與核相距無窮遠時的電勢能為零第28頁/共32頁3、原子的能量：原子的能量值是核外電子的動能原子所具有的勢能的總和原子