高中物理玻尔的原子模型

4玻尔的原子模型简介玻尔出生在哥本哈根的一个教授家庭，1911年获哥本哈根大学博士学位。

1912年3-7月曾在卢瑟福的实验室进修，在这期间孕育了他的原子理论。

玻尔首先把普朗克的量子假说推广到原子内部的能量，来解决卢瑟福原子模型在稳定性方面的困难，假定原子只能通过分立的能量子来改变它的能量，即原子只能处在分立的定态之中，而且最低的定态就是原子的正常态。

接着他在友人汉森的启发下从光谱线的组合定律达到定态跃迁的概念，他在1913年7、9和11月发表了长篇论文《论原子构造和分子构造》的三个部分。

提出简史20世纪初期，德国物理学家普朗克为解释黑体辐射现象，提出了量子论，揭开了量子物理学的序幕。

19世纪末，瑞士数学教师巴耳末将氢原子的谱线表示成巴耳末公式，瑞典物理学家里德伯总结出更为普遍的光谱线公式里德伯公式。

然而巴耳末公式和里德伯公式都是经验公式，人们并不了解它们的物理含义。

1911年，英国物理学家卢瑟福根据1910年进行的α粒子散射实验，提出了原子结构的行星模型。

在这个模型里，电子像太阳系的行星围绕太阳转一样围绕着原子核旋转。

但是根据经典电磁理论，这样的电子会发射出电磁辐射，损失能量，以至瞬间坍缩到原子核里。

这与实际情况不符，卢瑟福无法解释这个矛盾。

1912年，正在英国曼彻斯特大学工作的玻尔将一份被后人称作《卢瑟福备忘录》的论文提纲提交给他的导师卢瑟福。

在这份提纲中，玻尔在行星模型的基础上引入了普朗克的量子概念，认为原子中的电子处在一系列分立的稳态上。

回到丹麦后玻尔急于将这些思想整理成论文，可是进展不大。

1913年2月4日前后的某一天，玻尔的同事汉森拜访他，提到了1885年瑞士数学教师巴耳末的工作以及巴耳末公式，玻尔顿时受到启发。

后来他回忆到“就在我看到巴耳末公式的那一瞬间，突然一切都清楚了，”“就像是七巧板游戏中的最后一块。

”这件事被称为玻尔的“二月转变”。

1913年7月、9月、11月，经由卢瑟福推荐，《哲学杂志》接连刊载了玻尔的三篇论文，标志着玻尔模型正式提出。

高中物理玻尔氢原子模型玻尔氢原子模型是由丹麦物理学家尼尔斯·玻尔在1913年提出的一种原子模型，它是描述氢原子中电子的位置和能量的理论。

这是一种经典的模型，不考虑量子力学的影响，但它对于许多实验观测提供了相当准确的预测，是量子力学的发展过程中的基础。

氢原子由一个质子和一个电子组成，质子带正电荷，电子带负电荷。

玻尔氢原子模型假设电子在原子的轨道上旋转，并且仅在一些特定的轨道上旋转，这些轨道的能量是确定的。

电子可以从一条轨道跳到另一条轨道上，跳跃的过程中吸收或释放能量。

玻尔氢原子模型通过量子条件和量子化概念将原子轨道和轨道能量的分立现象引入了物理学中。

在玻尔氢原子模型中，每个轨道都有一定的能量，电子在轨道间跳跃时，它所接受或放出的能量是一个确定的值，这个值正好等于两个轨道的能量差。

量子条件是指只有某些特定的轨道能够存在于氢原子中，其他的轨道是不可能存在的。

这些特定的能量被称为能级，它们对应着不同的轨道。

玻尔氢原子模型中能级是通过以下公式计算得出的：E=-\frac{13.6\textrm{ eV}}{n^2}其中E是能级，n是一个整数，称为主量子数。

随着n的增加，能量越来越小。

因此，当电子从一个能级向低能级跳跃时，会放出能量，当它从低能级向高能级跳跃时，会吸收能量。

在一个稳定的氢原子中，电子会停留在最低能级（n=1）上。

当外界施加能量时，电子就可以从这个能级跃迁到更高的能级，这个过程被称为激发（excitation）。

当电子回到最低能级时，它会释放出能量，这个过程被称为放射（emission），通常以光的形式显示出来。

总之，玻尔氢原子模型提供了一种经典的理论框架来解释氢原子的行为。

虽然它并不是完全准确的，但它为量子力学的研究奠定了基础，并帮助科学家更好地理解了原子的结构和性质。

玻尔的原子模型知识集结知识元玻尔的原子模型知识讲解玻尔的原子模型1．玻尔原子模型玻尔认为，围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值，这种现象叫做轨道量子化；不同的轨道对应着不同的状态，在这些状态中，尽管电子在做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的；原子在不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的．将以上内容进行归纳，玻尔理论有三个要点：（1）原子只能处于一系列的不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的．电子虽然绕核旋转，但并不向外辐射能量，这些状态叫定态．可见，电子如果从一个轨道到另一个轨道，不是以螺旋线的形状改变半径大小的，而是从一个轨道上“跳跃”到另一个轨道上，玻尔将这种现象称为跃迁．2．能级在玻尔模型中，原子的可能状态是不连续的，因此各状态对应的能量也是不连续的．这些能量值叫做能级．各状态的标号1，2，3，……，叫做量子数，通常用n表示．能量最低的状态叫做基态，其他状态叫做激发态，基态和各激发态的能量分别用表示．（1）氢原子的能级．对氢原子而言，核外的一个电子绕核运行时，若半径不同，则对应着的原子能量也不同，若使原子电离，外界必须对原子做功，使电子摆脱它与原子核之间的库仑力的束缚，所以原子电离后的能量比原子其他状态的能量都高．我们把原子电离后的能量记为0，即选取电子离核处于无穷远处时氢原子的能量为零，则其他状态下的能量值就是负的．（2）能级图．氢原子的能级图如图所示．注意：①由能级图可知，由于电子的轨道半径不同，氢原子的能级不连续，这种现象叫能量量子化．②原子的能量包括：原子的原子核与电子所具有的电势能和电子运动的动能．③原子从基态跃迁到激发态时要吸收能量，而从激发态跃迁到基态则以光子的形式向外放出能量．无论是吸收能量还是放出能量，这个能量值不是任意的，而是等于原子发生跃迁的这两个能级问的能量差．Δx=hν，ν为发出光子的频率．④n=1对应于基态，n趋于无穷大，对应于原子的电离．3．光子的发射和吸收（1）能级的跃迁．根据玻尔模型，原子只能处于一系列的不连续的能量状态中，这些状态分基态和激发态两种．其中原子在基态时是稳定的，原子在激发态时是不稳定的，当原子处于激发态时会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态．注意：①原子能级跃迁时，处于激发态的原子可能经过一次跃迁回到基态；也可能由较高能级的激发态先跃迁到较低能级的激发态，最后回到基态．一个原子由较高能级回到基态，到底发生了几次跃迁，是不确定的．②物质中含有大量的原子，各个原子的跃迁方式也是不统一的．有的原子可能经过一次跃迁就回到基态，而有的原子可能经过几次跃迁才回到基态．（2）光子的发射．由上式可以看出，能级的能量差越大，放出光子的频率就越高．（3）光子的吸收．注意：由于原子的能级是一系列不连续的值，则任意两个能级差也是不连续的，故原子只能发射一些特定频率的光子，同样也只能吸收一些特定频率的光子．但是，当光子能量足够大时，如光子能量E≥13.6e V时，则处于基态的氢原子仍能吸收此光子并发生电离．4．氢原子核外电子绕核运动的轨道与其能量对应关系在氢原子中，电子围绕原子核运动，如将电子的运动轨道看做半径为r的圆周，则原子核与电子之间的库仑力为电子做匀速圆周运动所需的向心力，那么由库仑定律和牛顿第二定律，有，①电子的动能为；②电子在半径为r的轨道上所具有的电势能为；③原子的总能量就是电子的动能和电势能的代数和，即．④注意：比较可得：例题精讲玻尔的原子模型例1.如图是氢原子的能级示意图。

高中物理| 18.4波尔的原子模型详解原子核的组成01天然放射现象1. 放射性和放射性元素1896年，法国物理学家贝克勒尔发现，铀和含铀的矿物能够发出看不见的射线，这种射线可以穿透黑纸使照相底片感光，物质发射射线的性质称为放射性。

具有发射性的元素称为放射性元素。

2. 天然放射性现象：元素这种自发的放出射线的现象，叫做天然放射现象。

天然放射现象：放射性不是少数几种元素才有的，研究发现，原子序数大于82 的所有元素，都能自发的放出射线，原子序数小于83 的元素，有的也具有放射性。

天然放射现象02放射型物质发出的射线α 射线、β 射线、γ 射线α 射线：根据射线的偏转方向和磁场方向的关系可以确定，偏转较小的一束由带正电荷的粒子组成，我们把它叫作α射线。

α射线由带正电的α粒子组成。

科学家们研究发现每个α粒子带的正电荷是电子电荷的2倍。

α粒子质量大约等于氦原子的质量。

进一步研究表明α粒子就是氦原子核。

由于α粒子的质量较大，所以α射线的穿透本领最小，我们用一张厚纸就能把它挡住。

β 射线：与α 射线偏转方向相反的那束射线带负电荷，我们把它叫做β 射线。

研究发现β射线由带负电的粒子（β粒子）组成。

进一步研究表明β 粒子就是电子。

β 射线的穿透本领较强，很容易穿透黑纸，还能穿透几厘米厚的铝板。

γ射线：中间不发生偏转的那束射线叫做γ 射线，研究表明，γ 射线的实质是一种波长极短的电磁波，它不带电，是中性的。

γ射线的穿透本领极强，一般薄金属板都挡不住它，它能穿透几十厘米厚的水泥墙和几厘米厚的铅板。

03质子和中子的发现（1）质子的发现1919年，卢瑟福用α 粒子轰击氮核，得到了质子。

经过研究证明，质子带正电荷，其电量和一个电子的电量相同，它的质量等于一个电子质量的1836 倍。

进一步研究表明，质子的性质和氢原子核的性质完全相同，所以质子就是氢原子核。

同样的方法，从氟、钠、铝的原子核中打出了质子。

──质子是原子核的组成部分。

4 玻尔的原子模型1．知道玻尔原子模型及能级、跃迁、激发态、基态等概念。

2．理解原子发射和吸收光子的频率与能级差的关系。

3．了解玻尔理论的成功之处和局限之处。

按照经典电磁理论的说法，只要给原子提供一定的能量，原子就会由低能量状态跃迁到高能量状态。

实际上对于某种元素的原子，只有吸收一些特定大小的能量原子才能从低能量状态向高能量状态跃迁，这是为什么呢？提示：原子只有吸收大小为两能级之差的能量才会发生跃迁。

1．玻尔原子理论的基本假设(1)轨道量子化：玻尔认为，电子绕原子核做圆周运动，服从经典力学的规律，但轨道不能是任意的，只有当半径的大小符合一定条件时，这样的轨道才是可能的。

也就是说，电子的轨道是________的。

电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生______辐射。

(2)定态：电子在不同轨道上运动时能量是不同的，轨道的量子化势必对应着能量的量子化，这些量子化的能量值叫做______。

这些具有确定的能量稳定状态称为______，能量最低的状态叫做______。

也就是说，原子只能处在一系列________的能量状态中。

(3)频率条件：当电子从能量______的定态轨道跃迁到能量______的定态轨道时，会辐射出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝________。

反之会吸收光子。

思考：为什么原子光谱是线状谱？2．玻尔理论对氢原子光谱的解释(1)玻尔理论解释巴耳末公式：按照玻尔理论，从高能级跃迁到低能级时辐射的光子的能量为hν＝E m－E n；巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和之后的__________的量子数n和2。

并且理论上的计算和实验测量的______________符合得很好，同样，玻尔理论也很好地解释甚至预言了氢原子的其他谱线系。

(2)解释气体放电发光：气体放电管中的原子受到________________的撞击，有可能跃迁到激发态，激发态是不稳定的，会自发地向低能级跃迁，放出光子。

18.4 玻尔的原子模型（人教版）★中学物理学科核心素养玻尔原子理论的基本假设★教学难点玻尔理论对氢光谱的说明。

★教学方法老师启发、引导，学生探讨、沟通。

★教学用具：投影片，多媒体协助教学设备★课时支配1 课时★教学过程（一）引入新课依据卢瑟福的原子核式结构模型，以及经典物理学，我们知道核外的电子在库仑力的作用下将绕原子核高速旋转。

在前面的学习中，我们知道运动的电子可以形成等效电流，→又依据电流磁效应，我们可以推导出这个高速运动的电子四周会产生周期性变更的电磁场，从而向外辐射电磁波→导致原子的能量削减→，这个能量削减，我们可以看成是电子的动能削减了，那电子的动能削减了，速度就要变少，速度变小了，电子将半径减小的向心运动，最终落入原子核中，这样的话原子结构将是不稳定的。

但是事实上这个理论推导结果跟试验是不符合的，因为我们原子结构是稳定的，这是经典物理学没有方法说明的，这是第一个冲突的地方师：其次，假如做这样的向心运动，向外辐射的电磁波的能量是连续的还是分立的生：连续的师：这与试验符合吗？生：不符合，因为我们知道原子光谱是不连续的师：所以，经典的电磁理论不能说明核外的电子的运动状况和原子的稳定性.须要新的理论来说明。

老师：在普朗克关于黑体辐射的量子论和爱因斯坦关于光子概念的启发下，波尔于1913年把量子化这个观念应用到原子系统，提出了自己的原子结构假说。

（二）进行新课1．玻尔的原子理论（1）轨道量子化假设：原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做圆周运动但是，电子轨道半径不是随意的，只有当半径大小符合肯定条件时，这样的轨道才是可能的。

即电子的轨道是量子化的。

电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射。

（2）能级（定态）假设：当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同状态,具有不同能量，所以原子能量也是量子化的。

这些量子化的能量值叫能级；原子中这些具有确定能量的稳定状态叫定态。

能量最低的状态叫基态，其他状态叫激发态。