1、,卢瑟福的核式结构学说与经典电磁理论的矛盾(一),原子是稳定的,电子绕核运动将不断向外辐射电磁波，电子损失了能量，其轨道半径不断缩小，最终落在原子核上,而使原子变得不稳定,经典理论认为,事实,卢瑟福的核式结构学说与经典电磁理论的矛盾(二),由于电子轨道的变化是连续的，辐射电磁波的频率等于绕核运动的频率,连续变化,原子光谱应该是连续光谱,经典理论认为,事实,原子光谱是不连续的线状谱,汤姆孙发现电子,汤姆孙的西瓜模型,粒子散射实验,卢瑟福的核式结构模型,回顾科学家对原子结构的认识史,原子不可割,汤姆孙的西瓜模型,原子稳定性事实氢光谱实验,卢瑟福的核式结构模型,出现矛盾,出现矛盾,?,第四节 玻尔的
2、原子模型,n=1,n=3,n=4,n=2,按卢瑟福原子结构模型：电子在原子核外绕原子核做圆周运动，你会发现什么问题？,问题,1、原子会发射电磁波(电子做变速运动）2、电子的能量减小3、原子发射的电磁波的频率是连续的4、电子最终将坠毁，原子处在不稳定状态。,重大发现：,一、玻尔原子理论的基本假设,（三个重要假设）,假说1:轨道量子化,针对原子核式结构模型提出,围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值。,且电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射,一、玻尔原子理论的基本假设,原子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态波尔指出，原子的不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也量
3、子化的,（三个重要假设）,假说2:能量量子化,针对原子的稳定性提出,能级：量子化的能量值,定态：原子中具有确定能量的稳定状态,一、玻尔原子理论的基本假设,（三个重要假设）,假说2:能量量子化,能级图,轨道图,1,2,3,一、玻尔原子理论的基本假设,一、玻尔原子理论的基本假设,（三个重要假设）,假说3:频率条件（跃迁假说）,针对原子光谱是线状谱提出,当电子从能量较高的定态轨道（其能量记为m）跃迁到能量较低的定态轨道（能量记为n，mn）时，会放出能量为h的光子（h是普朗克常量），这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hm-n称为频率条件，又称辐射条件,原子在始、末两个能级Em和En（ EmE
4、n ）间跃迁时发射光子的频率可以由前后能级的能量差决定：,一、玻尔原子理论的基本假设,一、玻尔原子理论的基本假设,一、玻尔原子理论的基本假设,（三个重要假设）,假说3:频率条件（跃迁假说）,针对原子光谱是线状谱提出,玻尔从上述假设出发，利用库仑定律(经典电磁理论)和牛顿运动定律（经典力学理论），计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量,氢原子能级,二、玻尔理论对氢光谱的解释,氢原子的能级图（演示）,-13.6,-3.4,-1.51,-0.85,-0.54,0 eV,n,E/eV,基态,激发态,赖曼系,巴耳末系,帕邢系,布喇开系,普丰德系,二、玻尔理论对氢光谱的解释,二、玻尔理论对氢光谱的解释
5、,问题1：巴尔末公式有正整数n出现，这里我们也用正整数n来标志氢原子的能级。它们之间是否有某种关系？问题2：气体导电发光机理是什么？问题3：试解释原子光谱为什么是线状光谱？问题4：不同元素的原子为什么具有不同的特征谱线？,阅读教材P58-P59，小组讨论回答以下几个问题,问题2：气体导电发光机理是什么？,通常情况下，原子处于基态，基态是最稳定的定态。气体放电管中的原子由于受到高速运动的电子的撞击，有可能向上跃迁到激发态。而处于激发态的原子是不稳定的，会自发的向能量较低的能级跃迁，从而放出光子，并最终回到基态。此即为气体导电时的发光机理。,问题3：试解释原子光谱为什么是线状光谱？,原子从高能态向
6、低能态跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差。由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的。因此，放出的光子的能量也是分立的，所以原子的发射光谱是分立的，亦即，原子光谱是分立的亮线！,问题4：不同元素的原子为什么具有不同的特征谱线？,由于不同的原子具有不同的结构，能级各不相同，因此辐射（吸收）的光子频率也不相同。因而，不同元素的原子具有不同的特征谱线！,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,三、
7、玻尔模型的局限性,氦原子光谱,量子化条件的引进没有适当的理论解释。,汤姆孙发现电子,汤姆孙的西瓜模型,粒子散射实验,卢瑟福的核式结构模型,原子不可割,汤姆孙的西瓜模型,原子稳定性事实氢光谱实验,卢瑟福的核式结构模型,出现矛盾,出现矛盾,?,玻尔模型,复杂（氦）原子光谱,量子力学理论,玻尔模型,观察与实验所获得的事实,出现矛盾,建 立 科 学模型提出科学假说,拓展与提高,怎样修改玻尔模型？,思想：必须彻底放弃经典概念？,关键：用电子云概念取代经典的轨道概念,电子在某处单位体积内出现的概率电子云,原子结构的认识史,学以致用,练习：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，
8、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”的观点表示赞同 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,ACD,学以致用,三、原子的跃迁:1、当氢原子从n=2的能级跃到n=1的能级时,(1)原子是吸收光子还是辐射光子,(2)此光子的能量、频率和波长是多少,2、当氢原子从n=3的能级跃到n=1的能级时,能辐射出多少种的光子，它们的频率是多少？,作业：,课堂小结：,一 、波尔的原子结构假说（“三假设”）,1、轨道量子化（针对原子的核式结构模型而提出）,2、能量量子化（针对原子的稳定性而提出）,3、跃迁假设 （针对原子光谱的线状谱而提出）,二、波尔假说对氢原子光谱的解释（运用经典电磁学和经典力学的观点很好的解释了氢原子光谱）解决了：1、验证了里德伯常量，解释和预言了其他谱线系2、成功解释了氢原子光谱的不连续性（分立性）3、成功解释了不同元素的原子具有不同特征谱线的原因,三、波尔模型的局限性难以解释较复杂的原子的光谱现象,
