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第四章 原子結構
第4節 玻爾原子模型
1.了解玻爾原子理論的基本假設的主要內容，掌握能級躍遷、能量量子化以及基態、激發態等概念。
2.能用玻爾原子理論解釋氫原子能級圖及光譜。
3. 了解玻爾理論的局限性。
人們發現盧瑟福的核式結構無法解釋下面現象：
1、原子特征光譜的不連續性
據盧瑟福核式結構理論得到的結果是大量原子發光的頻率應該是連續的，而實際上是不連續的。
2、原子的穩定性
據盧瑟福核式結構理論在軌道上運動的電子帶有電荷，運動中要輻射電磁波，電子損失了能量，其軌道半徑不斷縮小，最終落在原子核上．如右圖。但事實上原子卻是穩定的。
1913年玻爾提出了自己的原子結構假說
1.軌道定態
原子核外的電子只能在一些分立的特定軌道上繞核運動；電子在這些軌道上運動時，原子具有一定能量，其數值也是分立的，電子的軌道和原子的能量都是量子化的。電子雖然做圓周運動，但不向外輻射能量，處于穩定的狀態，電子處于分立軌道的這些狀態稱為定態。
一、玻爾原子模型
當電子從能量較高的定態軌道躍遷到能量較低的定態軌道時，原子會輻射光子［圖（b）］。反之，當吸收光子時，電子會從能量較低的定態軌道躍遷到能量較高的定態軌道［圖（c）］。
輻射（或吸收）的光子的能量hν由兩個定態的能量差決定，即該光子的能量應滿足頻率條件
2.頻率條件
1.能級：原子只能處于一系列不連續的能量狀態。每個能量狀態的能量值是確定的。這些確定的能量值我們稱之為能級。
通常用E1、E2、E3…En來表示原子的不同能級
通常用r1、r2、r3…rn來表示不同能級對應的電子軌道半徑
二、氫原子的能級結構
2.氫原子的不同能級和相應的電子軌道半徑間的關系：
E1為最低能級，約-13.6eV
r1為最小軌道半徑，約0.53×10-10m
(n=1,2,3…)
(n=1,2,3…)
3.氫原子能級圖
(n=1,2,3,……)
4.基態、激發態
在正常狀態下，原子處于最低能級，電子受核的作用力最大而處于離核最近的軌道，這時原子的狀態稱為基態。
電子吸收能量后，原子從低能級躍遷到高能級，這時原子的狀態稱為激發態。
低能級（En）
電子吸收光子克服庫侖引力做功，原子能量增加
高能級（Em）
電子輻射光子，原子能量減少
躍 遷
5.躍遷過程的能量關系
原子只要輻射或吸收能量就能發生躍遷嗎？
原子在躍遷時吸收或輻射的能量不是任意的，只有這個能量等于電子躍遷時始末兩個能級的能量差，才會發生躍遷。
例題：氫原子從n＝4的能級躍遷到n＝1的能級，所輻射光子的能量、頻率和波長分別是多少？
解
1.解釋氫原子光譜
由玻爾理論可知,激發到高能級Em的電子躍遷到低能級En,輻射出的光子的能量為hν= =________,即ν=____________,其中ν為輻射光子的頻率,h為普朗克常量,h=6.63×10-34 J·s。
Em-En
-
()
三、解釋氫原子光譜、玻爾理論的局限
此式在形式上與氫原子光譜規律的波長公式一致。當 n = 2，m = 3，4，5，6，… 時，這個式子與巴耳末公式一致。電子從更高的能級躍遷到 n = 2 的能級，可得氫原子巴耳末系的光譜線。
()
2.波爾理論的局限性
玻爾理論成功的解釋并預言了氫原子輻射的電磁波的問題，但是也有它的局限性
在解決核外電子的運動時成功引入了量子化的觀念
同時又應用了“粒子、軌道”等經典概念和有關牛頓力學規律
除了氫原子光譜外，在解決其他問題上遇到了很大的困難
氦原子光譜
量子化條件的引進沒有適當的理論解釋
當原子處于不同的狀態時，電子在各處出現的概率是不一樣的。
如果用疏密不同的點子表示電子在各個位置出現的概率，畫出圖來就像云霧一樣，人們形象地把它叫作電子云。
(1)少量原子發出的是線狀譜，大量原子發出的是連續譜。(　　)
(2)連續譜一定是大量不同元素共同發出的光譜。(　　)
(3)氫原子光譜有無數條分立譜線，其中有四條譜線在可見光范圍內。(　　)
(4)巴耳末公式能描述整個氫原子光譜。(　　)
(5)電子的軌道半徑不是任意的，只有當半徑的大小符合一定條件時，這樣的軌
道才是可能的。(　　)
(6)氫原子吸收或輻射光子的頻率條件是hν＝En－Em(m(7)氫原子各能級的能量指電子繞核運動的動能。(　　)
(8)玻爾理論能解釋不同元素的原子光譜。(　　)
√
√
×
×
×
×
√
×
2.根據玻爾理論，下列關于氫原子的論述正確的是( )
A.當氫原子由能量為En的定態向低能級躍遷時，氫原子要輻射的光子能量為hν＝En
B.電子沿某一軌道繞核運動，若圓周運動的頻率為ν，則其發光的頻率也是ν
C.一個氫原子中的電子從一個半徑為ra的軌道自發地直接躍遷到另一個半徑為rb的軌道，已知ra>rb，則此過程原子要輻射某一頻率的光子
D.氫原子吸收光子后，將從高能級向低能級躍遷
C
3. 圖中所示為氫原子的能級示意圖，關于氫原子躍遷，下列說法正確的是(　　)
A．一群處于n＝5激發態的氫原子，向低能級躍遷時
可以發出10種不同頻率的光
B．一個處于n＝4激發態的氫原子，向低能級躍遷時
可以發出6種不同頻率的光
C．用12 eV的光子照射處于基態的氫原子時，電子可
以躍遷到n＝2能級
D．氫原子中的電子從高能級向低能級躍遷時動能增大，
氫原子的電勢能增大
A
4. 氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核較遠的軌道的過程中(　　)
A．電子的動能增大，原子的電勢能增大，原子的能量增大
B．電子的動能增大，原子的電勢能減小，原子的能量增大
C．電子的動能減小，原子的電勢能減小，原子的能量減小
D．電子的動能減小，原子的電勢能增大，原子的能量增大
D

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