同时又应用了“粒子、 轨道”等经典概念和 有关牛顿力学规律
量子化条件的
除了氢原子光谱外，在解决其引 的进 理没 论有 解适 释当 。 他问题上遇到了很大的困难． 氦原子光谱
15
拓展与提高
原子结构的认识史
汤姆孙发现怎电子样观修否定改玻原尔子模不可型割 ？ 建建立
察
立
汤姆孙的西 瓜模型
思想：必与须彻底放弃经典概念？科 出现矛盾
23
五、夫兰克一赫兹实验 ①方法和原理：使加速的电子通过低压汞蒸气，与汞 原子发生碰撞。测量电子损失的能量和汞原子获得的 能量。
24
②实验的结果，表现在接收极电流随K—G间电压的 变化关系图，会分析此图，是做出结论的关键。
IA (uA)
证明了汞原子能量量子化。该 实验卓越的设计思想和实验技巧， 以及它在建立原子量子学说方面 做出的贡献，受到人们的赞誉。
基态：能量最低的状态（离核最近）
激发态：其他的状态
５ ４
３
量
２
ＥＥＥ３４５
激发态
Ｅ２
3
2v
1
m
r
子
数
１
Ｅ１
——基态
能级图
轨道图 5
光子的发射和吸收
基
吸收光子 （电子克服库仑引力做功增大电势能，
原子的能量增加）
激
态
跃迁
发
辐射光子
（电子所受库仑力做正功减小电势能，
态
原子的能量减少）
6
针对原子光谱是线状谱提出
21
3. 一群原子和一个原子的跃迁问题
氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时 刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段时间内， 由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有 一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原 子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现．
对于量子数为n的一群氢原子，向较低的激发态 或基态跃迁时，可能产生的谱线条数为
５
-0.54
４ ３
２
巴
帕 邢 系
布 喇 开 系
普 丰 德 系
-0.85 -1.51
-3.4
耳
能
末
系
级
基态
图
１
-13.6
赖曼系
10
➢问题1：请用玻尔的原子结构理论解释形成巴尔末系的原因， 并计算当n=4时，巴尔末系中这条谱线的波长
巴尔末公式：
1 R λ
1 22
1 n2
n3， 4,5,
n=
氢 原
n=5
2.4 玻尔的原子模型 能级
1
回顾科学家对原子结构的认识史
汤姆孙发现电子
否定
原子不可割
建立
汤姆孙的枣 糕模型
出现矛盾
α粒子散射实验
否定
原子稳定性事实 氢光谱实验
否定
汤姆孙的枣 糕模型
卢瑟福的核 式结构模型
建立
卢瑟福的核 式结构模型
出现矛盾
? 建立 2
•围绕原子核运动的电 子轨道半径只能是某
些分立的数值.
e c
a
Oo
bd
U1 U2 U3 U4 U5 U6
夫兰克—赫兹管的IA～UG2K曲线
UG2K
25
经 电子绕核运动将不断 典 向外辐射电磁波，电 理 子损失了能量，其轨 论 道半径不断缩小，最 认 终落在原子核上,而使 为 原子变得不稳定．
事 实
r
e
ur F
v
r+ e
e
e+
26
经 由于电子轨道的变 典 化是连续的，辐射 理 电磁波的频率等于 论 绕核运动的频率, 认 连续变化,原子光 为 谱应该是连续光谱
子 n=4
能 级
n=3
跃
迁 与
n=2
巴 耳
光 谱
末
图
系
n=1
0 -0.54 eV -0.85 eV -1.51 eV -3.40 eV
-13.6 eV
11
（巴尔末系）
Hδ
n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6
二、玻尔理论对氢光谱的解释
Hγ
Hβ
Hα
1R(212n12) n3,4,5,...
量子力学 理论
16
8
学以致用
17
[例1]
18
学以致用
练习：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、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
19
四、原子能级跃迁问题 1．跃迁时电子动能、原子电势能与原子能量 的变化： 当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原 子的电势能Ep减小，电子动能增大，原子能量 减小．反之，轨道半径增大时，原子电势能增 大，电子动能减小，原子能量增大．
巴 尔 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)
12
二、玻尔理论对氢光谱的解释
•且电子在这些轨道上 绕核的转动是稳定的， 不产生电磁辐射.
针对原子核式结构模型提出
3
电子在不同的轨道上 运动时，原子处于不同 的状态．波尔指出，原 子的不同的状态中具有 不同的能量，所以原子 的能量也量子化的.
针对原子的稳定性提出
v
m
r
4
➢能级：量子化的能量值 ➢定态：原子中具有确定能量的稳定状态
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
13
二、玻尔理论对氢光谱的解释
➢解释巴尔末公式 ➢解释氢原子光谱不连续
14
三、玻尔模型的局限性
玻尔理论成功的解释并预言了氢原子辐射 的电磁波的问题，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
当电子从能量较高的定态轨道 （其能量记为Ｅn）跃迁到能 量较低的定态轨道（能量记为 Ｅm，n>m）时，会放出能量 为hv的光子（h是普朗克常 量），这个光子的能量由前后 两个能级的能量差决定，
即hv＝Ｅn-Ｅm
称为频率条件，又称辐射条件.
v
En Em
7
En
v
Em
针对原子光谱是线状谱提出
原子在始、末 两个能级En和Em （ En>Em ）间跃 迁时发射光子的 频率可以由前后 能级的能量差决 定：
20
2．使原子激发的两种粒子一光子与实物粒子 (1)原子若是吸收光子的能量而被激发，其光子
的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收，不 存在激发到n能级时能量有余，而激发到n+1时能量不 足，则可激发到n能级的问题．
(2)原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子) 的能量而被激发，由于实物粒子的动能可全部或部分 地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于 两能级的能量差值(E=En-Ek)，均可使原子发生能级 跃迁．
n(n 1) N
2 22
4. 跃迁与电离的问题 原子跃迁时．不管是吸收还是辐射光子，其光
子的能量都必须等于这两个能级的能量差．若想把 处于某一定态上的原子的电子电离出去，就需要给 原子一定的能量．如基态氢原子电离，其电离能为 13.6 eV，只要能量等于或大于13.6 eV的光子都能 被基态氢原子吸收而电离，只不过入射光子的能量 越大，原子电离后产生的电子具有的动能越大．
hEnEm
8
二、玻尔理论对氢光谱的解释
玻尔从上述假设出发，利用库仑定律和牛顿运动定律， 计算出了氢的电子可能的轨道半径和对应的能量．
rn n2r1
氢 原 子
En
1 n2
E1
能
( E 1 13 .6eV )
级
n1,2,3
9
二、玻尔理论对氢光谱的解释
氢
原
子激
的
发 态
n
E/eV
∞－－－－－－－－－－－－－－－－－ 0 eV
事 原子光谱是不 实 连续的线定云概念汤 瓜姆 模取孙 型代的西经典的建立学 模 型轨道概卢式念瑟结福构的模核型
所
提出现矛盾
获 得 原子稳定性事实 否定
氢光谱实验
的
卢瑟福的核 式结构模型
出 建科立
?玻尔模型
学出现矛盾
事
假
实 复杂（氦）电原子在某处否单定位体积内出玻现尔的模概型率——电建子立说云
光谱