3、3量子论视野下的原子模型

课题 课程设计者 三维目标 教学准备 复习提问 量子论视野下的原子模型 敖威 知识与技能：1、解原子核式结构与经典电磁理论的矛盾。2、 玻尔原子模型的建立及其主要假设。3、氢原子的能级图和原子光谱。 1、 α粒子散射实验的物理意义是什么？ 2、 卢瑟福提出了什么样的原子模型？ 卢瑟福的原子核式结构模型，很好的解释了α粒子散射实验。但从经典电磁理论的角度解释原子核式结构则出现了矛盾。 一、原子核式结构与经典电磁理论的矛盾 矛盾1、原子塌陷——事实原子很稳定 矛盾2、原子光谱为连续光谱——事实原子光谱为线性光谱 这是怎么回事呢？如何解决这个矛盾？玻尔提出了自己的理论。他并未否定卢瑟福的原子核式结构，而是认为应否定用经典电磁理论对核式结构的解释。必须在原子范围内抛弃经典电磁理论，建立新的原子理论。玻尔想到：“只有量子假说才是摆脱困境的唯一出路。” 二、玻尔假设 1913年，玻尔在卢瑟福模型的基础上，引入了量子论。建立了玻尔原子模型。提出3条假设： 1、 定态假说（能量的量子化） 原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中的原子是稳定的，这些状态叫做定态。处于定态的原子其核外电子只绕核转动，不对外辐射能量产生电磁波。 原子处于不同的定态，原子的能量只能是一系列分立的取值。这就体现了原子能量的量子化。 2、 跃迁假说（频率的量子化） 原子从能量为Em的定态跃迁到能量为En的定态时，辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量有两个定态的能量差决定。及Em-En=hν （h=6.63×10-34J.s ν为光子频率） 3、 轨道假说（轨道量子化） 原子处于不同能量状态对应于电子沿不同半径圆形轨道运动。 二、氢原子能级图 玻尔根据假说，计算出了氢原子的电子轨道半径与各条轨道上运动时氢原子的能量。 1、 氢原子的电子轨道半径 r1=0.53×10-10m rn?nr1 作图分析：略 2、氢原子能量 2旁批 引入新课 教授新课 1

E1=-13.6ev En=1E1 n2做出能级图：略 （1）能级：原子在各定态的能量值叫做原子的能级。 （2）基态：原子处于能量最低的状态，这是电子在离核最近的轨道上运动，这一定态叫做基态。 （3）激发态：电子在其他轨道上运动时的定态叫做激发态。 3、氢原子跃迁（处于基态时原子最稳定） （1）自发跃迁：原子从处于高能级的激发态自发的向低能级的激发态或基态跃迁。这一过程时辐射能量，能量以光子的形式辐射出去。 ①辐射光子的能量：不连续hV=Em-En （m>n） ②辐射光子的频率：不连续hV=Em-En （m>n） 所以原子光谱是不连续，是线性光谱。 2③辐射光子种类（原子光谱条数）N=Cn=n(n?1) （n为原2课堂小结 作业设计

子所处能级） （2）受激跃迁：在外界作用下（吸收光子或者原子、电子碰撞）使原子从处于低能级的激发态或基态向高能级的激发态跃迁。这一过程吸收能量。 ①当由于吸收光子而跃迁时，只有能量满足能级差的光子才能被吸收。能量大于或小于能级差的光子无法被吸收，就无法发生跃迁。 ②当由于吸收光子而跃迁时，当光子的能量大于或等于基态能量绝对值时，原子也可吸收从而发生电离，多余的能量有电离的电子以动能的形式带走。(以氢原子为例，只要光子的能量大于或等于13.6ev，氢原子的电子会吸收能量而发生电离。) ②当由于电子或其它微粒碰撞而跃迁时，只要微粒的能量大于或等于能级差，原子吸收相应能量跃迁，多余的能量由微粒带走，不受光子吸收规律的限制。 三、三种原子模型的对比 汤姆生模型:无法解释α粒子散射实验 卢瑟福模型：解释了α粒子散射实验，但与经典电磁理论矛盾 玻尔模型：成功解释了氢原子光谱。但是对于多电子原子的光谱存在较大误差。 拓展：玻尔模型的不足在于未完全摆脱经典电磁理论的束缚。后期终于认识到，量子力学表明，原子中的电子并没有固定的轨道。后期引入了电子云，成功完成了对原子结构的认识。对于氢原子计算表明，玻尔原子理论中的电子轨道正是电子出现概率最大的地方。 课后1、2、3. 2

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