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3．玻爾模型(引入量子理論.量子化就是不連續(xù)性.整數(shù)n叫量子數(shù).) 1913年丹麥人玻爾提出“玻爾原子理論 .20世紀(jì)20年代.海森堡等科學(xué)家提出“量子力學(xué)的原子理論 . (1)玻爾的三條假設(shè) ①軌道量子化rn=n2r1r1=0.53×10-10m ②能量量子化:E1=-13.6eV ③原子在兩個(gè)能級(jí)間躍遷時(shí)輻射或吸收光子的能量hν=Em-En (2)從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)釋放出光子,從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)可能是吸收光子.也可能是由于碰撞(用加熱的方法.使分子熱運(yùn)動(dòng)加劇,分子間的相互碰撞可以傳遞能量).原子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)只能吸收一定頻率的光子,而從某一能級(jí)到被電離可以吸收能量大于或等于電離能的任何頻率的光子.(如在基態(tài).可以吸收E≥13.6eV的任何光子.所吸收的能量除用于電離外.都轉(zhuǎn)化為電離出去的電子的動(dòng)能). (3)玻爾理論的局限性.由于引進(jìn)了量子理論(軌道量子化和能量量子化).玻爾理論成功地解釋了氫光譜的規(guī)律.但由于它保留了過(guò)多的經(jīng)典物理理論(牛頓第二定律.向心力.庫(kù)侖力等).所以在解釋其他原子的光譜上都遇到很大的困難. [點(diǎn)拔1]原子模型的發(fā)現(xiàn)比較: 實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ) 理論內(nèi)容與模型 成功 困難 發(fā)現(xiàn)電子 陰極射線中偏轉(zhuǎn).射到陰極玻璃管發(fā)出熒光. 原子中正電荷均勻分布.電子如棗鑲嵌在內(nèi). 可解釋一些原子受激發(fā)產(chǎn)生原子光譜的事實(shí). α粒子散射性現(xiàn)象: 絕大多數(shù)過(guò)金原子仍向前進(jìn).少數(shù)發(fā)生較大偏轉(zhuǎn).極少數(shù)甚至反彈. (1)原子中心有核.核外有電子繞核旋轉(zhuǎn). (2)帶正電原子核幾乎集中原子全部質(zhì)量.帶負(fù)電的電子質(zhì)量很小.(3)核帶正電荷數(shù)與核外帶負(fù)電荷數(shù)相等.(4)電子繞核旋轉(zhuǎn)的向心力即核對(duì)它的為庫(kù)侖引力. 圓滿解釋?duì)辽⑸?可推算各元素原子核帶的正電荷數(shù).可估計(jì)出原子核的大小<10-14m(原子半徑約10-10m) 據(jù)經(jīng)典電磁理論.有加速度的運(yùn)動(dòng)電子應(yīng)不斷幅射電磁波.能量不斷減少.原子發(fā)光應(yīng)產(chǎn)生連續(xù)光譜.最終電子落到核上.但實(shí)際上原子光譜為明線.原子也是穩(wěn)定的. 氫的原子光譜現(xiàn)象.明線光譜為 (1)原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中.這些狀態(tài)叫定態(tài).各定態(tài)的能量值為能級(jí).電子雖繞核旋轉(zhuǎn).但不向外輻射能量.原子是穩(wěn)定的.(2)原子從一定態(tài)躍遷到另一定態(tài).它輻射或吸收一定頻率的光子.光子能量由兩定態(tài)的能量差決定.即.(3)原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同軌道相對(duì)應(yīng).原子定態(tài)不連續(xù).則電子的軌道也不連續(xù). 表明了盧瑟福核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)困難.圓滿解釋氫原子光譜的規(guī)律. 解釋有兩個(gè)以上電子的復(fù)雜原子光譜遇到困難. 復(fù)雜原子的光譜現(xiàn)象 核外電子無(wú)確定軌道.電子在原子內(nèi)各處出現(xiàn)幾率不同. 克服了玻爾理論的困難 不能給出原子一個(gè)直圖景. [點(diǎn)拔2]對(duì)“一個(gè)衛(wèi)星環(huán)繞地球 與“一個(gè)電子環(huán)繞氫原子核 盧瑟福結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行類比分析. 地球引力場(chǎng)中的衛(wèi)星所受地球的萬(wàn)有引力作為向心力.() 原子核電場(chǎng)中的電子受核的庫(kù)侖引力作為向心力. (1)衛(wèi)星.電子的環(huán)繞速度和動(dòng)能與距離的關(guān)系: . . (2)若規(guī)定距地球和原子核無(wú)窮遠(yuǎn)時(shí).衛(wèi)星.電子勢(shì)能為零: 地球的衛(wèi)星:重力勢(shì)能EP=0.動(dòng)能Ek=0,地球系統(tǒng)總能量=0 電子:電勢(shì)能ε=0.動(dòng)能EK=0,原子系統(tǒng)總能量=0 環(huán)行的衛(wèi)星與電子的動(dòng)能.勢(shì)能.系統(tǒng)的總能量: 衛(wèi)星要克服大氣阻力做功.損耗機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能, ↓E總=Ep↓+Ek↑(EP減少多.Ek增加少.E總減少) 環(huán)繞速度v增大.高度h(r)降低.沿螺旋線最終墜入大氣層燒毀或?yàn)R落于地球上, 據(jù)經(jīng)典電磁理論.速度變化的電子要輻射電磁波能量.使它總能量減少, ↓E總=ε↓+Ek↑(ε減少多.Ek增加少.E總減少) 環(huán)繞速度v增大.與核距離減小.輻射電磁波(光)的頻率逐漸增大.為生成連續(xù)光譜.沿螺旋線最終落于核上, (3)根據(jù)玻爾理論.氫原子的電子為什么最終不落在核上?為什么原子發(fā)光生成原子光譜? 電子在某一定態(tài)軌道上雖有加速度.但不輻射電磁波能量.所以電子不會(huì)落到核上.原子是穩(wěn)定的.這是因?yàn)楹暧^的經(jīng)典電磁理論并不適用于微觀電子的運(yùn)動(dòng). 氫原子定態(tài)能量的減少.是由于高能級(jí)的激發(fā)態(tài)向低能級(jí)定態(tài)或基態(tài)躍遷.輻射一定能量光子造成.由于各定態(tài)有確定能量差.所以能生成有確定光子能量(hv)或確定光波頻率(v).波長(zhǎng)()的明線光譜或吸收光譜. [例題1]氫原子基態(tài)能量E1=-13.6eV.電子繞核運(yùn)動(dòng)半徑r1=0.53×10-10m．求氫原子處于n=4激發(fā)態(tài)時(shí):(1)原子系統(tǒng)具有的能量?(2)電子在軌道上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能?(3)電子具有的電勢(shì)能?(4)向低能級(jí)躍遷輻射的光子頻率最多有多少種?其中最低頻率為多少? 解:(1) (2)因?yàn)?.所以. (3)因?yàn)镋4=Ek4+ε4.所以ε4=E4-Ek4=-0.85-0.85=-1.7eV. (4)最多有六種:從n=4→3,3→2,2→1,4→2,4→1,3→1. 能級(jí)差最小的是n=4→n=3.所輻射的光子能量為:. 最低頻率: [思考]已知?dú)湓踊鶓B(tài)能量E1.氫原子在量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí).電子的動(dòng)能和電勢(shì)能各為多少?處于量子數(shù)為n激發(fā)態(tài)的氫原子最多能輻射多少種頻率的光譜線? 學(xué)生討論:.... [例題2]用光子能量為E的單色光照射容器中處于基態(tài)的氫原子.停止照射后.發(fā)現(xiàn)該容器內(nèi)的氫能夠釋放出三種不同頻率的光子.它們的頻率由低到高依次為ν1.ν2.ν3.由此可知.開(kāi)始用來(lái)照射容器的單色光的光子能量可以表示為:①hν1,②hν3,③h(ν1+ν2),④h(ν1+ν2+ν3)以上表示式中 A．只有①③正確 B．只有②正確 C．只有②③正確 D．只有④正確 解:該容器內(nèi)的氫能夠釋放出三種不同頻率的光子.說(shuō)明這時(shí)氫原子處于第三能級(jí).根據(jù)玻爾理論應(yīng)該有hν3=E3-E1.hν1=E3-E2.hν2=E2-E1.可見(jiàn)hν3=hν1+hν2=h(ν1+ν2).所以照射光子能量可以表示為②或③.答案選C. 【查看更多】

 

題目列表(包括答案和解析)

19世紀(jì)90年代人們發(fā)現(xiàn)氫原子光譜中 (R為一常量，n=3,4,5…)，物理學(xué)家玻爾在他28歲時(shí)連續(xù)發(fā)表三篇論文，成功地解釋了氫原子光譜的規(guī)律，揭示了光譜線與原子結(jié)構(gòu)的內(nèi)在聯(lián)系，玻爾理論是從經(jīng)典理論向量子理論的一個(gè)重要過(guò)渡，為量子力學(xué)的誕生提供了條件．玻爾既引入量子化的概念，同時(shí)又運(yùn)用了"軟道"等經(jīng)典物理理論和牛頓力學(xué)的規(guī)律推導(dǎo)出上述公式．

請(qǐng)同學(xué)們?cè)囉谜n本知識(shí)和以下設(shè)定量做玻爾的推導(dǎo). (1)繞氫原子核旋轉(zhuǎn)的電子質(zhì)量為m，電量為－e;(2）取離核無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能為零，半徑r處電子的電勢(shì)能為(k為靜電力恒量); (3）電子所在的軌道在圓周長(zhǎng)與其動(dòng)量的乘積等于普朗克常量h的整數(shù)倍時(shí)，這樣的軌道才是電子的可能軌道．

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精英家教網(wǎng)選修3-5模塊不定項(xiàng)選擇題：
下列關(guān)于原子結(jié)構(gòu)和原子核的說(shuō)法中正確的是
 

A．盧瑟福在α粒子散射實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出了原子的核式結(jié)構(gòu)模型
B．放射性元素在衰變過(guò)程中電荷數(shù)和質(zhì)量數(shù)守恒，其放射線在磁場(chǎng)中一定不偏轉(zhuǎn)的是γ射線
C．由圖可知，原子核A裂變成原子核B和C要放出核能
D．由圖可知，原子核D和E聚變成原子核F要吸收能量
E．玻爾建立了量子理論，成功解釋了各種原子發(fā)光現(xiàn)象．

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以下說(shuō)法中確的是（　�。�

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伽利略對(duì)自由落體運(yùn)動(dòng)的研究中，提出落體運(yùn)動(dòng)是勻變速運(yùn)動(dòng)；湯姆遜提出原子的“蛋糕式”模型；玻爾在量子假說(shuō)基礎(chǔ)上，提出原子結(jié)構(gòu)的玻爾模型；等等．從科學(xué)思維方法來(lái)說(shuō)，他們都屬于（　�。�

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下面列舉的事例中正確的是（      ）

A．居里夫婦用α粒子轟擊鋁箔時(shí)發(fā)現(xiàn)了正電子

B．盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)成功地解釋了氫原子的發(fā)光現(xiàn)象

C．普朗克的能量子的引入，破除了“能量連續(xù)變化”的傳統(tǒng)觀念，成為新物理學(xué)思想的基石之一

D．玻爾建立了量子理論,解釋了各種原子發(fā)光現(xiàn)象

 

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