波尔氢原子理论.pptx

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1、波尔氢原子理论一、经典理论对原子结构存在得困难一、经典理论对原子结构存在得困难1、氢原子光谱氢原子光谱)3,4,5,6(n 422 nnB B)121(122nR ),6,5,4,3(n里德伯常数得实验值里德伯常数得实验值:171009677614 mBR2、巴尔末系得里德伯公式巴尔末系得里德伯公式(1885)1经验公式经验公式,4,3,2)111(122 nnR ,6,5,4)131(122 nnR ,7,6,5)141(122 nnR ,8,7,6)151(122 nnR 赖曼系赖曼系:帕邢系帕邢系:布喇开系布喇开系:普芳德系普芳德系:3、广义得巴尔末公式广义得巴尔末公式:(氢原子光谱得其

2、她线系氢原子光谱得其她线系)11(22nkR 2,k ,1,3,2,1 knk紫外区紫外区红外区红外区原子具有线光谱；原子具有线光谱；实验表明实验表明:各谱线间具有一定的关系；各谱线间具有一定的关系；每一谱线的波数都可表达每一谱线的波数都可表达 为两个光谱项之差。为两个光谱项之差。22kR2nR其中：其中：和和称为称为光谱项光谱项经典理论得解释经典理论得解释:1)根据原子得有核模型根据原子得有核模型,原子能量为原子能量为:UEEek )4(2122reVmoe rVmfo2 向心向心224reo reo82 向心力作用向心力作用 电子加速运动电子加速运动 辐射电磁波辐射电磁波 E,r 原子半径

3、为原子半径为 m1510 实际半径为实际半径为 m1010 相矛盾相矛盾2)原子发光得频率应等于电子运动得频率原子发光得频率应等于电子运动得频率电子运动轨道不断减小电子运动轨道不断减小,速度大小不变速度大小不变 运动周期减小运动周期减小 频率增大频率增大 辐射光谱应就是连续光谱辐射光谱应就是连续光谱与实验相矛盾与实验相矛盾3二、玻尔得原子量子论二、玻尔得原子量子论1、卢瑟福原子模型卢瑟福原子模型(原子得有核模型原子得有核模型)质疑质疑:原子得稳定性问题？原子得稳定性问题？原子分立得线状光谱？原子分立得线状光谱？玻尔玻尔:1911年秋、哥本哈根年秋、哥本哈根 剑桥剑桥 )11(22nkRc 广义

4、得巴尔末公式广义得巴尔末公式:22nhRckhRch 光子得能量光子得能量=能量之差。能量之差。取不连续得值取不连续得值1913哲学杂志哲学杂志原子构造与分子构造原子构造与分子构造汤姆逊、汤姆逊、卢瑟福卢瑟福普朗克、普朗克、爱因斯坦、爱因斯坦、汉森汉森)11(22nkR c mvr41922 Nobel Price1)定态假设定态假设:原子处于一系列不连续稳定态。原子处于一系列不连续稳定态。3)轨道量子化条件轨道量子化条件:2)跃迁假设跃迁假设:3、玻尔得氢原子理论玻尔得氢原子理论:2224rermVo nmVrL ,3,2,14222 nmenron 2、玻尔原子系统得基本假设玻尔原子系统得

5、基本假设 ,321nEEEEhEEknkn )(321 EEEnEkE)1,2,(n 2 hnnLUEEek reo82 量子数量子数mVr0 E 束缚态束缚态0,Er 原子电离原子电离轨道就是量子化轨道就是量子化得得 1)氢原子得轨道半径氢原子得轨道半径:51530.r 1n 其她可能得轨道其她可能得轨道:)9r ,4r ,(r 11112rnrn-第一玻尔轨道半径第一玻尔轨道半径,3,2,14222 nmenron 2)氢原子得能级氢原子得能级 电子在半径为电子在半径为 rn 得轨道上运动时得轨道上运动时,原子系统得总能量就是原子系统得总能量就是:UEEek reo82 将将 rn 代入上

6、式代入上式:222048nhmeEn )3,2,1(n 1 neV613E 1 (第一玻尔轨道第一玻尔轨道)1 n)(613 2eVnEn nore82 激发态激发态能量量子化能量量子化)9,4,(111EEE基态能量基态能量6 94111rrrrn、1 n2345222onmen4r 222048nhmeEn 3)电子运动得速度电子运动得速度neVn1402 ,2,1 nn、速度速度 Vn 1371CV :r11 的轨道上的轨道上在在一个能级将对应一条圆轨道一个能级将对应一条圆轨道2613 nEn 94111EEE、2224rermVo 由由:16110V sm7,3,2,1n 4、氢原子光

7、谱得理论解释氢原子光谱得理论解释1)里德伯常数得理论值里德伯常数得理论值根据根据:hEEkn chmeR32048 令令:这就是什么？这就是什么？得得:17100973731 mR而而 实验值实验值:17100967761 mR广义得巴尔末公式！广义得巴尔末公式！8222048hnmeEn )11(8223204nkcchme 1 c )11(22nkR 每一个光谱项都对应一个确定能级每一个光谱项都对应一个确定能级:hcEnRn 2)11(22nkRc 2)解释分立得谱线解释分立得谱线3)解释谱线系解释谱线系 为什么存在谱线系？为什么存在谱线系？为什么有些谱线在短波区、为什么有些谱线在短波区、

8、有些长波区？有些长波区？什么情况下什么情况下 在什么区？在什么区？看看:E 1 n5eV613 2eV393 3eV511 4eV850 氢原子能级图氢原子能级图hEhEkn 不同得不同得v对应不同得谱线。对应不同得谱线。E 9 v 不连续不连续,能级不连续能级不连续5、夫兰克夫兰克赫兹实验赫兹实验验证原子系统定态能级存在验证原子系统定态能级存在051015100200300实验装置实验装置:阴极阴极栅极栅极VAKGP板极板极K极极G极极电压电压VG极极加反向电压加反向电压P极极实验结果实验结果:(V)(1)改变改变 V,V,I 到达到达P极得电子增加。极得电子增加。(2)V=4、9 v 后后

9、,I 形成一峰值形成一峰值(3)每隔每隔 V=4、9 v,就有峰值出现。就有峰值出现。10汞汞蒸蒸气气,kE V=4、9v只能有一个解释只能有一个解释:4、9 eV 恰好就是汞原子某能级间得能量差恰好就是汞原子某能级间得能量差实验证实实验证实:汞原子基态能汞原子基态能 第一激发态能量第一激发态能量=4、9 eV汞原子发射得光谱汞原子发射得光谱:nm7.253 代入光子能量公式代入光子能量公式:chh eV89.4 E 11051015100200300（V）为什么？为什么？进一步得实验证实进一步得实验证实:第二激发态电势为第二激发态电势为 6、7 v电离电势为电离电势为 10、4 v阴极阴极栅

10、极栅极VAKGP板极板极汞汞蒸蒸气气1、状态能量状态能量:原子系统处于某激发态时所具有得能量。原子系统处于某激发态时所具有得能量。2、激发能量激发能量:原子从基态被激发到某一激发态原子从基态被激发到某一激发态,外界所外界所 提供得能量提供得能量某状态得激发能量某状态得激发能量=该状态得状态能量该状态得状态能量-基态能量基态能量5、电电 离离 能能:把某能级得电子搬到无限远处所需要得能把某能级得电子搬到无限远处所需要得能 量。数值上等于状态能量得绝对值量。数值上等于状态能量得绝对值4、结结 合合 能能:将动能为零得电子从无限远处移来和一个离将动能为零得电子从无限远处移来和一个离 子结合成基态子结

11、合成基态 得原子所放出得能量。数值上得原子所放出得能量。数值上 等于最低能量得绝对值等于最低能量得绝对值注意几个概念注意几个概念:123.氢原子的状态能量氢原子的状态能量 氢原子中电子的状态能量氢原子中电子的状态能量例例1:计算将动能为零得自由电子从无限远处移来和一个计算将动能为零得自由电子从无限远处移来和一个 氢离子结合成正常状态得氢原子所放出得能量。氢离子结合成正常状态得氢原子所放出得能量。613E,01 E结合能结合能)(613)613(01eVEE 例例2:将氢原子中将氢原子中n=2 得电子搬到无限远处需要多少能量？得电子搬到无限远处需要多少能量？EE20?4613 (eV)4613?13解解:解解:激发能量激发能量