1、4 玻尔的原子模型 【自主预习】 1.玻尔原子理论的基本假设 : (1)轨道假设 :原子中的电子在 _的作用下绕原 子核做 _运动 ,电子绕核运动的轨道半径是 _ 的 ,只能是某些分立的值 ,即轨道是 _的。 库仑引力 圆周 不连续 量子化 (2)定态假设 : 定态 :电子在不同的轨道上运动时 ,虽做变速运动 ,但 并不向外辐射电磁波的相对稳定状态。原子处于不同 的定态 ,具有不同的 _,即原子的能量是 _的。 基态 :原子处于 _能级时 ,电子在离核最近的轨道 上运动的定态。 激发态 :原子处于 _能级时 ,电子在离核较远的轨 道上运动的定态。 能量 量子化 最低 较高 (3)跃迁假设 :原
2、子在不同的定态具有不同的能量 ,从一 个定态向另一个定态跃迁时要辐射或 _一定频率的 光子 ,辐射或吸收的光子的能量等于这两个定态的 _ _,即 _,这个公式称为频率条件 ,又称为辐射 条件。 吸收 能级 差 h=E m-En 2.玻尔理论对氢光谱的解释和玻尔模型的局限性 : (1)玻尔理论对氢原子光谱的解释 : 从玻尔的基本假设出发 ,运用经典电磁理论和经典力 学理论 ,可以计算出氢原子可能的 _及相应的 _。 轨道半径 能量 玻尔理论与巴耳末公式 :根据玻尔理论的频率条件可以推导出巴耳末公式 ,并且从理论上算出里德伯常量 R的值。这样得到的结果与实验值相符合。同样玻尔理论也能很好地解释甚至
3、预言氢原子的其他谱线系。 玻尔理论与气体导电管的发光 :原子处于基态时最稳 定 ,气体放电时受到高速电子的撞击 ,有可能跃迁到激 发态 ,处于激发态的原子 _,会自发地向能量较低 的能级跃迁 ,放出 _,最终回到基态。这就是气体导 电时发光的机理。 不稳定 光子 玻尔理论与原子光谱的分立性 :原子从高能级向低能 级跃迁时放出的能量等于前后两个能级的 _,由 于原子的 _是分立的 ,所以放出的光子的能量也是 分立的。因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。 能量差 能级 玻尔理论与原子的特征谱线 :由于不同的原子具有不 同的结构 ,能级各不相同 ,因此辐射 (或吸收 )的光子的 _也不相同。这就是
4、不同元素的原子具有不同的 _的原因。 频率 特征谱线 (2)玻尔理论的成功之处 :玻尔理论第一次将 _观念 引入原子领域 ,提出了 _和 _的概念 ,成功地解 释了 _光谱的实验规律。 (3)玻尔理论的局限性 :过多地保留了 _理论 ,即保 留了经典粒子的观念 ,把电子的运动看作经典力学描述 下的轨道运动。 量子 定态 跃迁 氢原子 经典 (4)电子云 :原子中的电子在各处出现的 _不一样 , 如果用疏密不同的点表示电子在各个位置出现的 _, 画出图来 ,图像就像 _一样分布在原子核周围 ,故称 电子云。 概率 概率 云雾 【预习小测】 1.一群处于基态的氢原子吸收了能量 E0的光子后 ,释放
5、出多种能量的光子 ,其中有一种光子的能量为 E1,则下列说法正确的是 ( ) A.E1一定不大于 E0 B.E1一定不小于 E0 C.E1一定小于 E0 D.E1一定等于 E0 【解析】 选 A。氢原子只吸收能量等于其两能级之差的光子 ,氢原子再次向低能级跃迁时释放的光子能量也等于某两能级之差 ,但不大于 E0。 2.一个氢原子中的电子从一个半径为 ra的轨道自发地直接跃迁至另一半径为 rb的轨道 ,已知 rarb,则在此过程中 ( ) A.原子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.原子要吸收某一频率的光子 D.原子要辐射某一频率的光子 【解析】 选 D。因为是从高能级向低
6、能级跃迁 ,所以应放出光子 ,故 B、 C错误 ;“ 直接 ” 从一能级跃迁到另一能级 ,只对应某一能级差 ,故只能放出某一频率的光子 ,故 A错误 ,D正确。 3.(多选 )一群处于基态的氢原子吸收某种光子后 ,向外辐射了 1、 2、 3三种频率的光子 ,且 1 2 3,则 ( ) A.被氢原子吸收的光子的能量为 h 1 B.被氢原子吸收的光子的能量为 h 2 C. 1= 2+ 3 D.h 1=h 2+h 3 【解析】 选 A、 C、 D。氢原子吸收光子能向外辐射出三 种频率的光子 ,说明氢原子从基态跃迁到了第三激发态 (如图所示 ), 在第三激发态不稳定 , 又向低能级跃迁 ,发出光子 ,
7、其中从第三能级跃迁到第 一能级的光子能量最大 ,为 h 1,从第二能级跃迁到第 一能级的光子能量比从第三能级跃迁到第二能级的光子能量大 ,氢原子一定是吸收了能量为 h 1的光子 ,关系式 h 1=h 2+h 3, 1= 2+ 3成立。 主题一 玻尔原子理论的基本假设 【互动探究】 1.氢原子轨道量子化与定态假设的内容是什么 ?它和经典的电磁理论有什么不同 ? (1)轨道量子化 :_ _ _ _ _ _。 玻尔认为在库仑力的作用下 ,原子中的 电子围绕原子核做圆周运动 ,服从经典力学规律 ,但是 电子的轨道半径不是任意的 ,只有当半径的大小符合一 定条件时 ,这样的轨道才是可能的 ,即电子的轨道
8、是量 子化的。与经典电磁理论不同之处 :电子在这些轨道上 绕核的转动是稳定的 ,不产生电磁辐射 (2)能量量子化 :_ _ _ _。 (3)定态 :_ _。 当电子在不同的轨道上运动时 ,原子处 于不同的状态 ,原子在不同的状态中具有不同的能量 , 所以原子的能量也是量子化的。这些量子化的能量值 叫作能级 原子具有确定能量的稳定状态 ,称为定态。能 量最低的状态叫作基态 ,其他的状态叫作激发态 2.氢原子吸收或辐射光子的频率条件是什么 ?它和氢原子核外的电子的跃迁有什么联系 ? 提示 :(1)电子从能量较高的定态轨道 (其能量记为 Em)跃迁到能量较低的定态轨道 (能量记为 En)时 ,会放出
9、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 h =Em-En(mn)。这个式子称为频率条件 ,又称辐射条件。 (2)当电子吸收光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态 ,吸收的光子的能量同样由频率条件决定。 3.电子由一条轨道跃迁到另一条轨道上时 ,辐射 (或吸收 )的光子频率等于电子绕核运动的频率吗 ?为什么 ? 提示 :不等于。由玻尔理论知 ,电子绕核做圆周运动时 ,不向外辐射能量 ,原子辐射的能量与电子绕核运动无关。 【探究总结】 1.玻尔理论的基本假设 : (1)轨道量子化 :轨道半径只能是一些不连续的、某些分立的数值。 (2)能量量子化
10、:与轨道量子化对应的能量不连续的现象。 (3)跃迁 :电子从高能级跃迁到低能级时 ,辐射光子 ;电子从低能级跃迁到高能级时 ,吸收光子 ,且只辐射或吸收能量等于其能级差的某些特定的光子。 2.氢原子的能级跃迁和氢光谱 :氢原子的能级是不连续的 ,原子发生能级跃迁时释放或吸收的光子的能量是分立的 ,所以氢原子的光谱是不连续的谱线。 【典例示范】 (多选 )玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有 ( ) A.原子处于称为定态的能量状态时 ,虽然电子做加速运动 ,但并不向外辐射能量 B.原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应 ,而电子的可能轨道的分布是不连续的 C.电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时 ,辐射或吸收一定频率的光子 D.电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率
