184波尔的原子模型课件

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。
科学足迹 夫兰克—赫兹实验的历史背景及意义：
1911年，卢瑟福根据α粒子散射实验，提出了原子核 式结构模型。1913年，玻尔将普朗克量子假说运用到原 子核式结构模型，建立了与经典理论相违背的两个重要概 念：原子定态能级和能级跃迁概念。电子在能级之间跃迁 时伴随电磁波的吸收和发射，电磁波频率的大小取决于原 子所处两定态能级间的能量差。随着英国物理学家埃万斯 对光谱的研究，玻尔理论被确立。但是任何重要的物理规 律都必须得到至少两种独立的实验方法的验证。随后，在 1914年，德国科学家夫兰克和他的助手赫兹采用电子与 稀薄气体中原子碰撞的方法(与光谱研究相独立)，简单而 巧妙地直接证实了原子能级的存在，从而为玻尔原子理论 提供了有力的证据。
1925年，由于他二人的卓越贡献，他们获得了当 年的诺贝尔物理学奖（1926年于德国洛丁根补发）。 夫兰克-赫兹实验至今仍是探索原子内部结构的主要手 段之一。所以，在近代物理实验中，仍把它作为传统 的经典实验。
(JAMES FRANCK)
(GUSTAV HERTZ)
夫兰克—赫兹实验的理论基础
根据玻尔的原子理论，原子只能处于一系列不连续的稳定状 态之中，其中每一种状态相应于一定的能量值Ei(i=1,2,3‥)， 这些能量值称为能级。最低能级所对应的状态称为基态，其它高 能级所对应的态称为激发态。
A、原子要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、原子要发出某一频率的光子
D、原子要吸Biblioteka 某一频率的光子谢谢聆听！22
在实验中，逐渐增加VG2K，由电流计读出板极电流IA，得到如 下图所示的变化曲线.
IA (uA)
e c a
d b
o
o
V1 V2
V3 V4
V5
V6
图2-2-4 夫兰克—赫兹管的IA～VG2K曲线
VG2K
课堂练习
1、对玻尔理论的下列说法中，正确的是 （ ACD ）
A、继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能 量和电子轨道引入了量子化假设
B.核外电子的速率越大
C.氢原子能级的能量越大 D.核外电子的电势能越大
4、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径
（
D）
A.可以取任意值
B.可以在某一范围内取任意值
C.可以取一系列不连续的任意值
D.是一系列不连续的特定值
5、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径
为ra的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为rb的圆轨 道上，已知ra>rb，则在此过程中（C ）
B、对经典电磁理论中关于“做加速运动的 电荷要辐射电磁波”的观点表示赞同
C、用能量转化与守恒建立了原子发光频率 与原子能量变化之间的定量关系
D、玻尔的两个公式是在他的理论基础上利 用经典电磁理论和牛顿力学计算出来的
2、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是 （C）
A、原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都 对应一定的能量
实验原理：
V
灯丝
改进的夫兰克-赫
兹管的基本结构见右图。
电子由阴极K发出，阴 电子 极K和第一栅极G1之间
的加速电压VG1K及与第 汞原子 二栅极G2之间的加速电 压VG2K使电子加速。在 板极A和第二栅极G2之 间可设置减速电压VG2A。
K
VG1K
G1
VG2K
G2
A μA
VG2A
夫兰克—赫兹管结构图
B、原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能 量状态不改变，就不会向外辐射能量
C、原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射 一定频率的光子
D、原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且 这些轨道是不连续的
3、根据玻尔理论，氢原子中，量子数N越大，则下列
说法中正确的是（ ACD ）
A.电子轨道半径越大
当原子从一个稳定状态过渡到另一个稳定状态时就会吸收或 辐射一定频率的电磁波，频率大小决定于原子所处两定态能级间 的能量差。
hvEn Em
(h为普朗克常数)
本实验中是利用一定能量的电子与原子碰撞交换能
量而实现，并满足能量选择定则：
eVEnEm
(Ｖ为激发电位)
夫兰克-赫兹实验玻璃容器充以需测量的气体，本实 验用的是汞。电子由阴级K发出，K与栅极G之间有加速 电场，G与接收极A之间有减速电场。当电子在KG空间 经过加速、碰撞后，进入KG空间时，能量足以冲过减 速电场，就成为电流计的电流。
Hδ
n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6
（巴尔末系）
Hγ
Hβ
Hα
1R(212n12) n3,4,5,...
巴 耳 末 公 式R=1.10107m1 里 德 伯 常 量
根据：E=hv，λ=c/v
又Eδ =1.89eV= 3.03 ×10-19J
所以， λ δ=hc/ Eδ = 6.63×10-34 ×3.0 ×10-8 / 3.03 ×10-19J
= 6.57 ×10-7(m)
Hδ
Hγ
巴尔 末系 氢吸 收光 谱
n=1 n=2 n=3 n=4
n=5 n=6
Hβ
Hα
三、玻尔模型的局限性
玻尔理论解决了原子的稳定性和辐射的频率条 件问题，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
设汞原子的基态能量为E0，第一激发态的能量为E1，初速为零 的电子在电位差为V的加速电场作用下，获得能量为eV，具有这种 能量的电子与汞原子发生碰撞，当电子能量eV<E1-E0时，电子能量 几乎不损失。如果eV≥E1-E0=ΔE，则汞原子从电子中取得能量ΔE， 而由基态跃迁到第一激发态，ΔE=eVC。相应的电位差VC即为汞原子 的第一激发电位。