物理选择性必修3 第4章 第4节 氢原子光谱和玻尔的原子模型课件第二课时 课件(共20张PPT)

(课件网) 氢原子光谱和玻尔的原子模型（第二课时） 人教版高中物理 选择性必修3 新知导入 核外电子绕核运动 辐射电磁波 电子轨道半径连续变小 原子不稳定 辐射电磁波频率连续变化 事实上：原子是稳定的 辐射电磁波频率只是某些确定值 无法解释原子的稳定性 无法解释原子光谱的分立性 卢瑟福核式结构模型与经典的电磁理论发生了矛盾 新知讲解 1、轨道量子化———针对原子核式结构模型提出 ①绕核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值 ②电子在轨道绕核转动是稳定的，不产生电磁辐射 轨道量子化： 氢原子： 量子数 + rn v n=1 n=2 n=3 n=1 n=2 n=3 - 一、玻尔原子理论的基本假设 新知讲解 2、能量量子化（定态、能级）———针对原子的稳定性提出 ②能级：原子的在各种定态时的能量值 ①定态：原子中具有确定能量的稳定状态 最稳定 基态：能量最低的状态(离核最近) 激发态：其他的能量状态 能量量子化： 氢原子： 新知讲解 3、频率条件(跃迁假说)———针对原子光谱是线状谱提出 跃迁：原子在从高（低）能级跳到低（高）能级电子辐射（吸收）光子的过程。 + m n - 频率条件: 低能级（En） 电子吸收光子克服库仑引力做功，原子能量增加 高能级（Em） 电子辐射光子，原子能量减少 跃 迁 新知讲解 Hδ Hγ Hβ Hα H －－－－－－－－－ 1 2 3 4 5 0 n E/eV ∞ 成功解释了氢光谱 的所有谱线 频率条件: 玻 尔 原 子 模 型 轨道量子化： 量子数 氢原子： 能量量子化： 氢原子： 新知讲解 二、玻尔理论对氢光谱的解释 n ∞：电子脱离核束缚 1 2 3 4 5 ∞ n 量子数 -13.6 -3.4 -1.51 -0.85 -0.54 0 E /eV 氢原子能级图 新知讲解 1、向低轨道跃迁 1 2 3 4 5 ∞ n 量子数 -13.6 -3.4 -1.51 -0.85 -0.54 0 E /eV 处于激发态的原子是不稳定的，可自发地经过一次或几次跃迁到达基态。 跃迁时发射光子的能量： 发射光子 光子的能量必须等于能级差 说明：由于能级是分立的，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。 新知讲解 2、向高轨道跃迁 1 2 3 4 5 ∞ n 量子数 -13.6 -3.4 -1.51 -0.85 -0.54 0 E /eV 吸收光子 吸收光子的能量必须等于能级差，因此吸收光谱也是一些分立的暗线 处于某个能级的电子吸收能量，挣脱原子核的束缚，成为自由电子的现象，叫做电离。 电离后自由电子动能EK = hv - En 跃迁时吸收光子的能量： 当光子的能量大于或等于该能级的能量时， 课堂练习 一个氢原子 一群氢原子 n=2 n=3 n=4 ... ... .... n 1 2 3 n-1 1 1+2 1+2+3 -13.6 eV -3.40 eV -1.51 eV -0.85 eV 0 n=1 n=2 n=3 n=4 n= 1、根据玻尔原子结构理论，氢原子的能级图如图所示。一个（或一群）处于第n能级的氢原子，向基态（第1能级）跃迁时，最多可辐射多少种不同频率的光？ 新知讲解 跃迁时电子动能、原子势能、原子能量的变化 1.当n减小即轨道半径减小时。库仑力做正功，电子动能增加、原子势能减小、向外辐射能量，原子能量减小。 2.当n增大即轨道半径增大时。库伦力做负功，电子动能减小、原子势能增大、从外界吸收能量，原子能量增大。 新知讲解 三、玻尔模型的局限性 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 氦原子光谱 量子化条件的引进没有适当的理论解释 新知讲解 汤姆孙发现电子 汤姆孙的西瓜模型 α 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 玻尔模型 复杂（氦）原 ... ...