物理課件高三物理能級第1頁，課件共39頁，創作于2023年2月

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象，得到了多數人的支持，但是與經典的電磁理論發生了矛盾．著名的

粒子散射實驗第2頁，課件共39頁，創作于2023年2月第3頁，課件共39頁，創作于2023年2月一、原子核式結構與經典電磁理論的矛盾：圓周運動電場變化輻射電磁波能量減小軌道半徑減小最終落到原子核上圓周運動向外輻射能量f波=f勻圓輻射電磁波的頻率應連續變化原子是穩定的f勻圓逐漸增大由經典電磁理論原子是不穩定的輻射的電磁波的頻率只是某些確定值事實軌道半徑連續減小第4頁，課件共39頁，創作于2023年2月以上矛盾表明，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5頁，課件共39頁，創作于2023年2月二、玻爾的原子模型盧瑟福的核式結構模型與經典電磁理論的矛盾1.原子的穩定性?2.原子光譜是連續譜還是線狀譜?尼爾斯·玻爾丹麥（1885-1962年）第6頁，課件共39頁，創作于2023年2月

1885年，玻爾(NeilsBohr)出生于丹麥．哥本哈根。他的父親是哥本哈根大學一名杰出的生理學教授，母親出生于一個在銀行、政治和教育各界中均很活躍的富有猶太人家庭。父母從小便很關心玻爾，使他的天賦得以充分發揮。

1903年，玻爾入讀哥本哈根大學，主修物理學。玻爾尚未畢業時，便巳經鋒芒畢露，他通過觀察噴射的水流就能精密測量出水的表面張力。1909年，玻爾獲理科碩士學位，1911年獲哲學博士學位。第7頁，課件共39頁，創作于2023年2月他的博士論文《金屬電子論的研究》定性地說明了金屬的各種性質。他察覺到經典理論的缺陷，并證明了金屬的磁性決不能用這些原理解釋。結束在哥本哈根大學的學習后，玻爾前往英國劍橋大學，想在湯姆遜的指導下繼續研究電子論，但是湯姆遜巳經對這個問題失去了興趣。于是玻爾隨即轉往曼徹斯特大學，在盧瑟福的實驗室工作。1913年，他發表了三篇論文，把當時的原子結構模型與量子論結合起來，揭開了物理學嶄新的一頁。

第8頁，課件共39頁，創作于2023年2月愛因斯坦一直對量子力學的概率解釋感到不滿，他曾在寫給玻爾的信中提到:「量子力學雖然令人贊嘆，但在我的心中有個聲音告訴我，它還不是那真實的東西……我無論如何也不相信上帝會在擲骰子!」本世紀最偉大的兩位科學巨人之間的大戰就此揭開序幕．

愛因斯坦曾提出許多“矛盾”，企圖證明量子力學站不住腳。但是，玻爾對這些“矛盾”經過分析之后，反倒幫助闡明了量子力學的原理。第9頁，課件共39頁，創作于2023年2月

玻爾年輕時，和他的兄弟曾是丹麥國家足球隊的隊員。當1922年在斯德哥爾摩給他授獎時，有一丹麥報紙這樣風趣地報導說：授予“著名足球運動員尼耳斯.玻爾”諾貝爾獎金。第10頁，課件共39頁，創作于2023年2月第11頁，課件共39頁，創作于2023年2月二、玻爾原子結構模型

⑴原子只能處于一系列不連續的能量狀態中，在這些狀態中原子是穩定的，電子雖然繞核運動，但并不向外輻射能量。這些狀態叫做定態。——定態假設第12頁，課件共39頁，創作于2023年2月

⑵原子從一種定態躍遷到另一種定態時，輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩定態的能量差決定，即hν=E初－E終。——躍遷假設⑶原子的不同能量狀態跟電子沿不同軌道繞核運動相對應。原子的定態是不連續的，因此電子的可能軌道也是不連續的。——軌道能級化假設第13頁，課件共39頁，創作于2023年2月三、能級1、內容：原子處于不同定態時所具有的能量值電子處于什么軌道時原子所具有的能量較小？是內層軌道還是外層軌道？2、基態：能量值最低的狀態軌道半徑最小3、激發態：除基態外的狀態4、電離：核外電子脫離核的束縛狀態原子的能量值最高第14頁，課件共39頁，創作于2023年2月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．氫原子能級第15頁，課件共39頁，創作于2023年2月四、氫原子的軌道及對應的能級n∞：電子脫離核束縛12345∞n量子數-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV氫原子能級圖第16頁，課件共39頁，創作于2023年2月五、光子的發射與吸收1、向下躍遷12345∞n量子數-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV可自發地經過一次或幾次躍遷達基態躍遷時以光子的形式向外放出能量發射光子第17頁，課件共39頁，創作于2023年2月某個氫原子處于n=4激發態1、它可能向外輻射哪些波長的光子？2、它最多向外輻射的光子數為多少？3、若是一群處于該激發態的氫原子呢？12345∞n量子數-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV要注意是一個原子躍遷還是一群原子躍遷可能的光子的頻率有

種第18頁，課件共39頁，創作于2023年2月五、光子的發射與吸收1、向下躍遷2、向上躍遷發射光子12345∞n量子數-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV吸收能量1)光子使原子躍遷光子的能量必須等于能級差要么全被吸收，要么不吸收第19頁，課件共39頁，創作于2023年2月電離：使原子電離電離后電子剩余動能為：注意：En為負值思考:分別能量為2eV、10eV的光子照射處于n=2激發態的氫原子，結果如何？第20頁，課件共39頁，創作于2023年2月2)實物粒子使原子躍遷躍遷：實物粒子和原子碰撞的情況，由于實物粒子的動能可全部或部分地為原子吸收，所以只要入射粒子的動能大于或等于原子某兩定態能量之差，也可使原子受激發而向較高能級躍遷。思考:用動能為12ev、15ev的電子與氫原子碰撞，氫原子是否能發生躍遷第21頁，課件共39頁，創作于2023年2月六、光譜產生：由熾熱的固體、液體、高壓氣體發光而產生1)連續光譜：復色光通過三棱鏡后在光屏上所形成的彩色光帶1、發射光譜：物質發光直接產生的光譜連續分布著包含從紅光到紫光的各種色光的光譜第22頁，課件共39頁，創作于2023年2月2)原子光譜：只包含一些不連續亮線的光譜,其中的亮線稱為譜線不同元素的原子發光其譜線一般不同，故將譜線稱為特征譜線產生：由稀薄氣體發光而產生第23頁，課件共39頁，創作于2023年2月2、吸收光譜：高溫物體發出的白光通過物質時，某些小長的光被物質吸收后產生的光譜產生：熾熱物體發出的白光通過溫度較低的氣體后產生第24頁，課件共39頁，創作于2023年2月光譜分析的技術在科學研究中有廣泛的應用，一種元素在樣品中的含量即使很少，也能觀察到它的光譜．因此光譜分析可以用來確定樣品中包含哪些元素，這種方法非常靈敏，利用光譜還能確定遙遠星球的物質成分．光譜分析:利用原子光譜和吸收光譜第25頁，課件共39頁，創作于2023年2月

漆碗：第三文化層（距今6500～6000年）．利用紅外光分析其表面，其光譜圖和馬王堆漢墓出土漆皮的裂解光譜圖相似．第26頁，課件共39頁，創作于2023年2月

X射線照射激發熒光，通過分析熒光判斷越王勾踐寶劍的成分．第27頁，課件共39頁，創作于2023年2月七、玻爾理論的成功與局限之處1、成功之處：引入了“量子”的觀念成功解釋了氫原子的線狀光譜2、局限之處：過多地引用了經典的物理理論對于外層電子較多元素的原子光譜，其理論與事實相差很大取而代之的是“量子力學”第28頁，課件共39頁，創作于2023年2月八、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29頁，課件共39頁，創作于2023年2月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的能量值為什么是一個負值?衛星繞地球做圓周運動的模型與此類似第30頁，課件共39頁，創作于2023年2月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31頁，課件共39頁，創作于2023年2月例題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32頁，課件共39頁，創作于2023年2月例題2：一群處于基態的氫原子吸收某種單色光的光子后，只能發出頻率為γ1、

γ

2、

γ

3的三種光子，且γ

1>γ

2>γ

3，則A、被氫原子吸收的光子的能量為hγ

1

B、被氫原子吸收的光子的能量為hγ

2

C、γ

1=γ

2+γ

3D、被氫原子吸收的光子的能量為hγ

1+hγ

2+hγ

3AC第33頁，課件共39頁，創作于2023年2月例題3：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34頁，課件共39頁，創作于2023年2月例題4：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35頁，課件共39頁，創作于2023年2月例題5在氣體放電管中，用攜帶著能量12.2eV的電子去轟擊氫原子，試確定此時的氫可能輻射的譜線的波長第36頁，課件共39頁，創作于2023年2月例題6：有1200個都處于n=4能級的氫原子，最終都處于基態，其發出光子的總數是多少？設處于第n能級的原子向各低能級躍遷的原子數是處于n能級原子數的