第4节 玻尔的原子模型
1．知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容，了解能级、跃迁、能量量子化及基态、激发态等概念。
2．会分析、计算能级跃迁过程中吸收或放出光子的能量，理解受激跃迁与自发跃迁的区别。
3．能用玻尔原子理论简单解释氢原子光谱。
4．知道使氢原子电离的方式并能进行相关计算。
5．了解玻尔理论的局限性。
一、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，但轨道半径不能是任意的，只有半径在符合一定条件时，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．能量量子化：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能级。这些具有确定能量的稳定状态称为定态。能量最低的状态叫做基态，其他状态叫激发态。也就是说，原子只能处在一系列的能量状态中。
3．频率条件：当电子从能量较高的定态轨道跃迁到能量较低的定态轨道时，会放出能量为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＝Em－En。反之会吸收光子，吸收光子的能量同样由频率条件决定。
二、玻尔理论对氢光谱的解释
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＝Em －En；巴耳末公式中的正整数n和2，正好代表电子跃迁之前和跃迁之后所处的定态轨道的量子数n和2。并且理论上的计算和实验测量的里德伯常量R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．解释气体导电发光：气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能跃迁到激发态，处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向低能级跃迁，放出光子。
3．解释氢原子光谱的不连续：原子从较高的能级向低能级跃迁时放出光子的能量等于前后两个能级之差，由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。
三、玻尔模型的局限性
1．玻尔理论的成功之处：玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律。
2．玻尔理论的局限性：对更复杂的原子发光，玻尔理论却无法解释，它的不足之处在于过多地保留了经典粒子的观念，仍然把电子运动看成是经典力学描述下的轨道运动。
3．电子云：根据量子观念，核外电子的运动服从统计规律，而没有固定的轨道，我们只能知道它们在核外某处出现的概率大小，如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率，画出来的图就像云雾一样，稠密的地方就是电子出现概率大的地方，形象地把它称做电子云。
判一判
(1)电子的轨道半径不是任意的，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。( )
(2)氢原子吸收或辐射光子的频率条件是hν＝Em－En(m>n)。( )
(3)氢原子各能级的能量指电子绕核运动的动能。( )
(4)玻尔理论能解释不同元素的原子光谱。( )
提示：(1)√ (2)√ (3)× (4)×
想一想
电子在从低能级跃迁到高能级时是吸收光子还是放出光子？
提示：吸收光子。光子的能量等于跃迁前后两个能级的能量差。
课堂任务
玻尔原子理论的基本假设
1．玻尔理论的提出：丹麦物理学家玻尔在普朗克关于黑体辐射的量子论和爱因斯坦关于光子的概念的启发下，把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统，提出了自己的原子结构假说。
2．玻尔的原子结构假说
(1)轨道量子化：轨道半径只能是一些不连续的、某些分立的数值。
(2)能量量子化：电子的不同轨道对应原子处于不同的能量状态，因此，原子的能量是量子化的。
(3)当电子从能量较高的定态轨道(其能量化为Em)跃迁到能量较低的定态轨道(能量化为En，m>n)时，会放出能量为hν的光子(h为普朗克常量)，且hν＝Em－En。
3．原子的能级跃迁问题
跃迁是指电子从某一轨道跃迁到另一轨道，而电子从某一轨道跃迁到另一轨道对应着原子就从一个能量状态(定态)跃迁到另一个能量状态(定态)。处于低能量状态的原子吸收光子后跃迁到高能量状态，吸收的光子能量等于两定态的能量差。
