玻尔理论
第四节、玻尔的原子模型
【自主学习】
一、经典理论的困难
1、电子绕原子核做圆周运动辐射能量，最终栽入，原子寿命很短，但事实并非如此。
2、随着电子绕原子核运动的能量越来，转动也越来越，这个变化是，我们应该看到各种频率的的光，即原子的光谱应该是，而实际上原子光谱是。
二、玻尔理论的基本假设
1、玻尔理论的基础及实验依据
（1）在卢瑟福学说的基础上
（2）普朗克关于黑体辐射和爱因斯坦关于的概念
（3）光谱学，特别是氢光谱实验中测得的各种数据
2、轨道假设与定态假设
（1）玻尔认为，电子运行轨道的半径不是任意的，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。也就是说
电子在这些轨道上绕核的转动是，不产生。
（2）当电子在不同的轨道上运动时原子处于不同的状态。玻尔指出，原子在不同的状态中具有不同的能量，因此，，这些量子化的能量值叫做。原子中这些具有确定能量的稳定状态称为。能量最低的状态叫做。其他的状态叫做。
（3）频率条件（跃迁假设）
当电子从能量较高的定态轨道（其能量记为Em）跃迁到能量较低的定态轨道（能量记为En，m>n）时，会放出能量为hν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，这个式子被称为频率条件，又称。反之，当电子光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态，这个光子的能量同样由决定。
三、玻尔理论的成功—解释氢光谱的规律
（1）氢光谱的规律：（2）解释：
四、玻尔理论的局限
简述（1）. 局限性：（2）．量子力学基础上的原子理论观点：【典型例题】
例题 1、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（）
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
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
例题2．对玻尔理论的评论和议论，正确的是[]
A．玻尔理论的成功，说明经典电磁理论不适用于原子系统，也说明了电磁理论不适用于电子运动
B．玻尔理论成功地解释了氢原子光谱的规律，为量子力学的建立奠定了基础C．玻尔理论的成功之处是引入量子观念
D．玻尔理论的成功之处，是它保留了经典理论中的一些观点，如电子轨道的概念
例题3．下列叙述中，哪些符合玻尔理论[]
A．电子可能轨道的分布是不连续的
B．电子从一条轨道跃迁到另一个轨道上时，原子将辐射或吸收一定的能量C．电子的可能轨道上绕核做加速运动，不向外辐射能量
D．电子没有确定的轨道，只存在电子云
【检测练习】
1、对玻尔理论的下列说法中，正确的是（）
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”的观点提出了异议
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（）
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
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越大下列说法正确的是：（）
A、电子轨道半径越大
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（）
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（）
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、原子要吸收某一频率的光子
6、.用光子能量为E的单色光照射容器中处于基态的氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为ν1、ν2、ν3，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为：①hν1；②h ν3；③h (ν1+ν2）；④h (ν1+ν2+ν3)以上表示式中（）
A.只有①③正确
B.只有②正确
C.只有②③正确
D.只有④正确
2
1
玻尔原子理论
玻尔原子理论 玻尔理论提出的前夜 经典理论失足于原子尺度 1911年卢瑟福建立原子核式结构模型，表明原子由原子核与电子组成，而电子就像一群孩子一样围着火堆跳着圆圈舞，这火堆正是原子核。这一模型成功地解释了α粒子散射实验，但是一旦运用牛顿力学与经典电磁理论来仔细一下分析这一模型则会发现它与事实存在着很大的矛盾，是站不住脚的。如果按照经典电磁理论来推导，电子在绕核运动的过程中必将不断地辐射电磁波，电子也将因此不断损失能量最终坠落到原子核上，这样一来原子就必将是一个不稳定的结构。其次，辐射电磁波的频率应当等于电子绕核转动的频率，既然电子在损失能量的过程中就像坠落地球的陨石一样随着不断地靠近绕转频率做出连续性地变化，那么其辐射出的电磁波频率也应当是连续变化的。然而事实上，原子的结构是稳定的，并不会出现电子坠落到原子核上的现象，这是难以想象的，否则它也不会得到原子的称号，因为“原子”（atom）一词的原意就是“不可分”，而且观察表明原子辐射总是辐射具有特定频率的分立的光波（线光谱），一般不会出现不断改变的连续谱。 经典理论在原子的尺度上受到了挑战，而且这并不是说当时没能出现某个天才人物，能够运用已有的经典理论建立一个适用于原子内部的模型，而是只要运用经典理论就不可能得到合理的理论，无论理论的建立者是怎样的天才。打个不恰当的比喻，这看起来有点儿像阴沟里翻船，经典理论陷入原子的泥潭中难以抽身。但不论怎样，现在亟须建立起一个不同于经典理论的新理论，来描述在原子尺度上发生的奇怪现象。 复杂的氢原子光谱 且不谈古圣先贤们对于彩虹的研究和关于光谱的种种充满想象力的理论，在玻尔理论提出之前，至少是从牛顿开始，人们就已经积累了大量关于原子光谱的实验数据，尤其是在夫琅和费开拓性的发明了光柵之后。但这些全都是经验性的，如果谈及理论即使是对原子光谱了解得再多的科学家也是一句话都说不出来，当时确实是出现了一些理论，像巴尔末公式、瑞兹公式，但这些理论都只是对数据做出了解释与预言，并未解释为什么会出现光谱，就像玻尔常常说的：瑞兹理论求出的那些谱线到底实际上是否存在是一个“离奇莫测”的问题。而事实上氢原子作为自然界中最简单的原子，其谱线也被人们研究的最透彻，但其谱线的复杂程度是却人们没有料想到的，因此想要解决原子结构的问题，得先拿氢原子开刀。 玻尔原子理论的建立 玻尔的基本假设 玻尔的假设是在卢瑟福理论的基础上建立的，因此没有脱离卢瑟福的原子核式结构模型，在玻尔的理论当中，原子核依然是静止的，电子也绕核做圆周运动。但为了解决经典理论在解决原子问题上遇到的尴尬，玻尔提出了几点与经典力学和电磁学格格不入的假设。 首先，玻尔注意到原子光谱具有分立的波长这一事实，因而假设原子内的能量是分立存在的，以E1、E2、E3…等表示。又因为原子核是稳定的，所以他假设处于上述分立状态的原子是稳定的，而绕核转动的电子并不向外辐射电磁波，这些稳定的状态被称为定态。
玻尔假设
玻尔假设 一、教学目标 1．了解玻尔的三条假设． 和量子数n的关系． 3．了解玻尔理论的重要意义． 二、重点、难点分析 1．玻尔理论是本节课的重点内容，通过学习玻尔的三条假设使学生了解玻尔把原子结构的理论向前推进了一步． 2．电子在可能的轨道上的能量是指电子总的能量，即动能和电势能的和，这点学生容易产生误解；对原子发光现象的解释也是学生学习的难点． 三、主要教学过程 (一)新课引入 前一节提到卢瑟福的原子核式结构学说跟经典的电磁理论产生了矛盾，这说明了经典的电磁理论不适用于原子结构．那么怎么解释原子是稳定的？又怎么解释原子发光的光谱不是连续光谱呢？ (二)教学过程设计 1．玻尔的原子模型．
(1)原子的稳定性． 经典的电磁理论认为电子绕原子核旋转，由于电子辐射能量，因此随着它的能量减少，电子运行的轨道半径也减小，最终要落入原子核中． 玻尔在1913年结合普朗克的量子理论针对这一问题提出新的观点． 玻尔假设一：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量．这些状态叫做定态． 说明：这一说法和事实是符合得很好的，电子并没有被库仑力吸引到核上，就像行星绕着太阳运动一样．这里所说的定态是指原子可能的一种能量状态，有某一数值的能量，这些能量包含了电子的动能和电势能的总和． (2)原子发光的光谱． 经典的电磁理论认为电子绕核运行的轨道不断的变化，它向外辐射电磁波的频率应该等于绕核旋转的频率．因此原子辐射一切频率的电磁波，大量原子的发光光谱应该是连续光谱． 玻尔针对这一问题提出新的观点． 玻尔假设二：原子从一种定态(E初)跃迁到另一种定态(E终)时，它辐射(或吸收)一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即 hυ=E初-E终． 说明：这一说法也和事实符合得很好，原子发光的光谱是由一些不连续的亮线组成的明线光谱． (3)原子能量状态和电子轨道．
玻尔理论
氢原子光谱（Hydrogen spectral series） 卢瑟福的行星模型的困难 根据卢瑟福的原子模型，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。 卢瑟福模型遇到的困难实际上是利用经典力学和经典电磁学描述原子的困难，这时候就要利用一种新的方法——量子力学来研究原子。 量子论的提出 1900年德国物理学家普朗克（M.Planck）在研究黑体辐射时，为解释辐射能量密 度与辐射频率的关系，冲破经典力学的束缚，提出能量量子化的概念。他认为辐射物体其辐射能的放出式吸收不是连续的，而是一份一份地放出或吸收，每一份辐射能——量子——所代表的能量取决于辐射物体中原子的振荡频率ν即 E＝hν 。式中h为普朗克常数，等于6.6262 ×10-34J.S。 1905年德国物理学家爱因斯坦（A.Einstein）为解释光电效应而推广了普朗克的量子概念，认为不仅振荡的原子能量是量子化，而辐射能本身也是量子化的，辐射能也是由一份一份的量子组成的，辐射能和量子也称为光子，提出了光子学说。建立了量子理论。
氢原子光谱（Hydrogen spectral series）光和电磁辐射 1865年麦可斯韦(J.C.Maxwell)指出光是 电磁波，即是电磁辐射的一种形式。 电磁辐射包括无线电波、TV波、微波、 红外、可见光、紫外X射线、γ射线和 宇宙射线。可见光仅是电磁辐射的一 小部分，波长范围是400nm(紫光)至 700nm(红光)。（如右图） 太阳光或白炽灯发出的白光，通过玻 璃三棱镜时，所含不同波长的光可折 射成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等 没有明显分界线的光谱，这类光谱称 为连续光谱。 当气体原子被激发得到的是分立的、 有明显分界的谱线，这类光谱称为不 连续光谱或线状光谱。
波尔理论的地位与作用
海南师范大学本科生课程论文 题目：玻尔理论的地位与作用 姓名： 学号： 专业： 年级： 系别： 完成日期： 指导教师：
玻尔理论的地位与作用 作者：XXX 指导教师：XXX 教授 （XXXXXX学院，海口市，571158） 摘要：19世纪末期，就在经典物理理论已被人们认为是“最终理论”的时候，人们发现了一些新的物理现象，例如光电效应，原子的光谱线系等，都是经典物理理论所无法解释的。1913年丹麦物理学家玻尔（N.Bohr）通过研究氢原子的光谱，提出了“玻尔理论”，在这方面成功的迈出了第一步，实现了问题的突破。 关键词：玻尔理论量子化光谱地位作用 The Status and Role of Boulder Theory Writer：XXX guide teacher：XXXX lecturer （Physics and electronics engineering institute Hainan normal university，Haikou，571158） Abstract: Keywords：Boulder Theory quantization spectrum status function 玻尔理论的背景 19世纪末，物理学理论在当时看来已经发展到相当完善的阶段。那是，一般的物理现象都可以从相应的理论中得到说明：物体的机械运动在速度比光速小得多时，准确的遵循牛顿力学的规律；点此现象的规律被总结为麦克斯韦方程；光的现象有光的波动理论，最后也归结到麦克斯韦方程；热现象
理论有完整的玻尔兹曼、吉布斯等人建立的统计物理学。在这种情况下，当时有许多人认为物理现象的基本规律已完全被结论，剩下的工作只是把这些基本规律应用到各种基本问题上，进行一些计算而已。 然而，在随后的研究中，当时被认为“最终理论”的经典理论却遇到了不可克服的困难。人们发现了很多经典理论所无法解释的物理现象，例如光电效应，原子的光谱线系，黑体辐射等。 在经典力学中关于氢原子模型的理论中，氢原子中原子核带一个单位的正电荷，核外有一个单位的负电荷。由于原子核质量远大于电子的质量，可近似认为氢原子的模型是电子绕原子核做圆周运动。设电子质量为m,速度大小为v,轨道半径为r。 由牛顿第二定律 22 2 1 4 r o mv e r r π == ε F ① 则 2 r 1 . 4 r r o e F dr r π ∞ ==- ? ε E ② 氢原子总能量 2 2 r 11 24 k e E E E mv r π =+=- o ε③ 联立①②③可得 2 1 42 o e E r π =- ε④ 并可得 3 1 224 v e f r mr πππ == ε ⑤ 从上述原子中的电子轨道运动，按照经典电动力学，当带电粒子有加
第49课时 原子理论结构 玻尔理论(A卷)
第49课时 原子理论结构 玻尔理论（A 卷） 考测点导航 1、汤姆生研究阴极射线发现了电子. 2、卢瑟福的原子的核式结构学说 1）、粒子散射实验的现象 ① 绝大多数的粒子几乎不发生偏转； ② 少数 粒子发生了较大的偏转； ③ 极少数 粒子发生了大角度偏转，偏转角 度超过90°，有的甚至达到180° 2）、“核式结构”的原子模型 ① 原子的中心有一个很小（直径的数量级为10-15 m ）的核，集中了原子的全部正电荷和几乎全部质量； ② 带负电的电子在核外绕核高速转动（转动半径的数量级为 10-10 m ）． 3、玻尔的原子模型的三个假设： （1）定态假设： （2）跃迁假设： 12E E h -=ν （3）轨道量子化假设： π 2nh mvr = 1=n 、2、3、 （所谓量子化就是不连续性，整数n 叫量子数。） 4、对氢原子来说：12r n r n = r 1=0.53×10-10 m 2 1n E E n = E 1=-13.6eV （1）原子从高能级向低能级跃迁时放出光子；从低能级向高能级跃迁时可能是吸收光子，也可能是由于碰撞。 （2）原子从低能级向高能级跃迁时只能吸收一定频率的光子；而从某一能级到被电离．．可以吸收能量大于或等于电离能的任何频率的光子。 （3）能级图 典型题点击 1、下面列举的现象中，哪个是卢瑟福在α粒子散射实验中观察到的，并据以得出原子的核式结构现象： A ．大多数α粒子发生较大角度偏转，少数α粒子仍按原方向前进； B ．多数α粒子发生较大角度偏转，少数α粒子按原方向前进或被弹回； C ．绝大多数α粒子被弹回,少数α粒子按原方向前进； D ．极少数α粒子发生较大偏转，甚至被弹回。 （本题主要考查 粒子散射实验现象） 2、玻尔理论中依据氢原子电子绕核转动是库仑力提供向心力，即n n n r v me r e k 2 2 2 =，加之玻尔假设的电子轨道（半径）公式12r n r n =（n 为量子数），试推导出电子绕核运转的动能公式2 1 n E E k kn = 及周期公式13T n T n =（本题主要考查“核式结构”原子模型和能级的概念） 3、氢原子处于基态时能量为v 6.131e E -=，电子的质量为m ，电量为－e ，试回答下列问题： （1）用氢原子从3=n 的能量状态跃迁到2=n 的能量状态时所辐射的光去照射逸出功是J 19100.3-?的Cs 金属，能否发生光电效应？ （2）氢原子处于5=n 时，核外电子速度多大？ （3）氢原子吸收波长为m 7106.0-?的紫外线而电离，使电子从基态飞到离核无限远处，设原子核静止，则电子飞到离核无限远处后，还具有多大的动能？（本题主要考查玻尔原子模型及光电效应有关知识） 新活题网站 一、选择题： 1、(1992全国)卢瑟福α粒子散射实验的结果A.证明了质子的存在 B.证明了原子核是由质子和中子组成的 C.说明原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核上 D.说明原子中的电子只能在某些不连续的轨道上运动 （本题主要考查粒子散射实验的现象 的分析结果） 2、用光子能量为E 的单色光照射容器中处于基态的氢原子。停止照射后，发现该容器内的氢能够释放出三种不同频率的光子，它们的频率由低到高依次为ν1、ν2、ν3，由此可知，开始用来照射容器的单色光的光子能量可以表示为：①h ν1；②h ν3 ；③h (ν1+ν2 )；④h (ν1+ν2+ν3)以上表示式中 A.只有①③正确 B.只有②正确 C.只有②③正确 D.只有④正确 （本题主要考查玻尔的原子模型跃迁假设及能级图） 3、如图49---A---1所示的4个图中，Ｏ点表示某原子核的位置，曲线ａｂ和ｃｄ表示经过该原子核附近的α粒子的运动轨迹，正确的图是 ［ ］ （本题主要考查 粒子散射实验的现象及力 图49---A---1
玻尔理论
图1 原子结构 一、原子的核式结构模型 1．电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子． 2．原子的核式结构 (1)α粒子散射实验的结果 绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但 ______α粒子发生了大角度偏转，________α粒子甚至被撞了回来，如图1所示． (2)卢瑟福的原子核式结构模型 在原子的中心有一个很小的核，叫__________，原子的所有正电荷和几乎____________都集中在原子核里，带负电的________在核外绕核旋转． 判断下列说法的正误： (1)汤姆孙首先发现了电子，并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕”式原子模型( ) (2)卢瑟福做α粒子散射实验时发现α粒子绝大多数穿过，只有少数发生大角度偏转( ) (3)α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 ( ) (4)卢瑟福提出了原子“核式结构”模型，并解释了α粒子发生大角度偏转的原因 ( ) 二、玻尔原子模型、能级 1．玻尔原子模型 (1)轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的可能轨道是____________的． (2)定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是____________的．这些具有确定能量的稳定状态称为定态，在各个定态中，原子是________的，不向外辐射能量． (3)跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要________或________一定频率的光子，光子的能量等于两个状态的__________，即hν＝________. 2．能级：在玻尔理论中，原子各个可能状态的________叫能级． 3．基态和激发态：原子能量________的状态叫基态，其他能量(相对于基态)较高的状态叫激发态． 4．量子数：现代物理学认为原子的可能状态是__________的，各状态可用正整数1,2,3，…表示，叫做量子数，一般用n 表示． 5．氢原子的能级和轨道半径 (1)氢原子半径公式 r n ＝________r 1(n ＝1,2,3，…)，其中r 1为基态半径，也称为玻尔半径，r 1＝____________ m. (2)氢原子能级公式 E n ＝________E 1(n ＝1,2,3，…)，其中E 1为氢原子基态的能量值，E 1＝________ eV . 玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有________． ①原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子绕核运动，但不向外辐射能量 ②原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的 ③电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子 ④电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率 三、几个重要的关系式 （1）能级公式 2126131n eV .E n E n -== （2）跃迁公式 12E E h -=γ （3）半径公式 )m .r (r n r n 1011210530-?== （4） 动能跟n 的关系 由 n n n r mv r ke 2 22= 得 222 1221n r ke mv E n n kn ∝== （5）速度跟n 的关系n r m r ke v n n n 1 12∝== （6）周期跟n 的关系33 2n r v r T n n n n ∝==π 四、跃迁过程注意： 考点一 原子结构与α粒子散射实验 例1 (1)卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验，获得了重要发现，关于α粒子散射实验的结果，下列说法正确的是 ( ) A ．证明了质子的存在 B ．证明了原子核是由质子和中子组成的 C ．证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里 D ．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动 (2)英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，发现了α粒子的散射现象．下列图中，O 表示金原子核的位置， 则能正确表示该实验中经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹的是图中的 1 在卢瑟福进行的α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转的原因是( ) A ．正电荷在原子中是均匀分布的 B ．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 C ．原子中存在着带负电的电子 D ．原子核中有中子存在
玻尔的对应原理及其深远意义
玻尔的对应原理及其深远意义
摘要：对应原理不仅仅是玻尔理论的重要部分，它用极限条件下的转化标准这根逻辑纽带，推进了和谐、完美、高度自治的物理学系统理论的构建；对应原理的推广更使人们有理由相信，对应原理是物理学中的一个重要的普遍原理。玻尔的对应原理对量子论的发展及矩阵力学的建立具有关键性的作用，并且它作为一种积极意义的科学思想，对当今物理学的发展，仍有重要的指导和启发作用。本文系统地讲述了玻尔的对应原理及其深远意义，第一章讲述了对应原理提出的广泛意义：第二章讲述了对应原理的表述：第三章讲述了对应原理对物理学发展的作用：第四章讲述了对应原理的深远意义。本文通过回顾对应原理的产生背景及过程，简述对应原理的历史贡献，实例分析该思想解决物理问题的方式，指出玻尔的对应原理对科学方法论的深远影响及其意义。 关键词：对应原理，逻辑学，方法论；
Abstract:Correspondence principle is not only the important part of The Bohr theory,besides,it promotes harmonious ,perfect and high degree of autonomy the structure of Physics system theory by using Transformation standard under maximum conditions .The promotion of the correspondence principle more make people have reason to believe that the correspondence principle is one of the important physics of the universal 's correspondence principle played a key role at the promote of the Quantum theory and the establishment of matrix ,as one kind of positive significance scientific thought,the correspondence principle is still guided and inspired to the development of Today's article tells Bohr's correspondence principle as well as its far-reaching significance first chapter tells the extensively significant of correspondence principle;the second one tells the formulation;the third one tells the effect that it has during the development of fourth one tells its far-reaching reviewing the background and the process when correspondence principle come into being,telling the historical contribution,analysing the way to solve physical problems by using the thought,the article points out that correspondence principle has far-reaching influence and significance about methodology of science. Keyword:correspondence principle,logistics,methodology
如何看待_原子物理学_中的玻尔理论与量子力学
第20卷 第2期太原教育学院学报V o l.20N o.2 2002年6月JOURNAL OF TA I YUAN INSTITUTE OF EDUCATI ON Jun.2002如何看待《原子物理学》中的 玻尔理论与量子力学 赵秀琴1, 贺兴建2 (1.太原师范学院,山西太原030031;2.太原市教育学院,山西太原030001) 摘 要:《原子物理学》在物理学的教育和学习中有着特殊的地位,特别是量子论建立初期的知识体系,是物理学获得知识、组织知识和运用知识的典范,通过量子论建立过程的物 理定律、公式后面的思想和方法的教学,使学生在原子物理的学习过程中掌握物理学的思想 和方法。 关键词:原子物理学;玻尔理论;量子力学 中图分类号:O562 文献标识码:A 文章编号:100828601(2002)022******* 《原子物理学》在物理学的教育和学习中有着特殊的地位,特别是量子论建立的初期知识体系,是物理学获得知识、组织知识和运用知识的典范,通过不断地提出经典物理无法解决的问题,提出假设、建立模型来解释并提出新的结论和预言,再用新的实验检验、修改或推翻,让学生掌握这种常规物理学的发展模式和过程。通过量子论的建立过程的物理定律、公式后面的思想和方法的教学,使学生在原子物理的学习过程中掌握物理学(特别是近代物理学)的思想和方法。 一、玻尔理论的创立 19世纪末到20世纪初,物理学的观察和实验已开始深入到物质的微观领域。在解释某些物理现象,如黑体辐射、光电效应、原子光谱、固体比热等时,经典物理概念遇到了困难,出现了危机。为了克服经典概念的局限性,人们被迫在经典概念的基础上引入与经典概念完全不同的量子化概念,从而部分地解决了所面临的困难。最先是由普朗克引入了对连续的经典力学量进行特设量子化假设。玻尔引入了原子定态概念与角动量量子化规则取得了很大的成果,预言了未激发原子的大小,对它的数量级作出了正确的预言。它给出了氢原子辐射的已知全部谱线的公式,它与概括了发射谱线实验事实的经验公式完全一致。同时,它还包括那些在建立理论时尚未知的谱线,它用几个物理量解释了里德伯经验常数。它向我们提供了一个形象化的系统(尽管有点冒险),并且对与发射有关的事件建立了一种物理秩序。玻尔模型把量子理论推广到原子上,一方面给普朗克的原子能量量子化的思想提供了物理根据,另一方面也解决了经典物理学回答不了的电子轨道的稳定性问题。 收稿日期:2001206212 作者简介:赵秀琴(1966-),女,山西太原人,太原师范学院讲师,教育学硕士。
玻尔的原子理论
玻尔的原子理论——三条假设 （1）“定态假设”：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中，电子虽做变速运动，但并不向外辐射电磁波，这样的相对稳定的状态称为定态。 定态假设实际上只是给经典的电磁理论限制了适用范围：原子中电子绕核转动处于定态时不受该理论的制约。 （2）“跃迁假设”：电子绕核转动处于定态时不辐射电磁波，但电子在两个不同定态间发生跃迁时，却要辐射（吸收）电磁波（光子），其频率由两个定态的能量差值决定hv=E 2-E 1。 跃迁假设对发光（吸光）从微观（原子等级）上给出了解释。 （3）“轨道量子化假设”：由于能量状态的不连续，因此电子绕核转动的轨道半径也不能任意取值，必须满足 )3,2,1(2 ==n nh mvr π 。 轨道量子化假设把量子观念引入原子理论，这是玻尔的原子理论之所以成功的根本原因。 [P 4.] 二、氢原子能级及氢光谱 （1）氢原子能级: 原子各个定态对应的能量是不连续的，这些能量值叫做能级。 ①能级公式：)6.13(1112eV E E n E n -==； ②半径公式：)m .r (r n r n 1011210530-?==。 （2）氢原子的能级图 （3）氢光谱 在氢光谱中，n=2,3,4,5,……向n=1跃迁发光形成赖曼线系； n=3,4,5,6向n=2跃迁发光形成巴耳末线系； n=4,5,6,7……向n=3跃迁发光形成帕邢线系； n=5,6,7,8……向n=4跃迁发光形成布喇开线系， 其中只有巴耳末线系的前4条谱线落在可见光区域内。 [P5 .]三、几个重要的关系式 （1）能级公式 2126131n eV .E n E n -== （2）跃迁公式 12E E h -=γ （3）半径公式 )m .r (r n r n 1011 210530-?== （4） 动能跟n 的关系 由 n n n r mv r ke 2 22 = 得 2221221n r ke mv E n n kn ∝== （5）速度跟n 的关系n r m r ke v n n n 112∝== （6）周期跟n 的关系332n r v r T n n n n ∝==π n E /eV ∞ 0 4
玻尔假设教案
玻尔假设 一、 教学目标 1. 了解玻尔的三条假设。 2. 通过公式r n =n 2r 1和E n =121E n 使学生了解原子能级、轨道半径和量子数n 的关系、 3. 了解玻尔理论的重要意义。 二、 重点、难点分析 1. 玻尔理论是本节课的重点内容，通过学习玻尔的三条假设使学生了解玻尔把原子结构的理论向前推进了一步。 2. 电子在可能的轨道上能量指电子总的能量，即动能和电势能的和，这点学生容易产生误解；对原子发光现象的解释也是学生学习的难点。 三、 主要教学过程 （一） 新课引入 前一节提到卢瑟福的原子核式结构学说跟经的电磁理论产生了矛盾，这说明了经典的电磁理论不适用于原子结构，那么怎么解释原子是稳定的？又怎么解释原子发光的光谱不是连续光谱呢？ （二） 教学过程的设计 1. 玻尔的原子模型 2. 原子的稳定性。 经典的电磁理论认为电子绕原子核旋转，由于电子辐射能量，因此随着它的能量减少，电子运行的轨道半径也减小，最终要落入原子核中。 玻尔在1913年结合普朗克的量子理论针对这一问题提出新的观点。 玻尔假设一：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的。电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫做定态。 说明：这一说法和事实是符合得很好的，电子并没有被库仑力吸引到核上，就像行星绕着太阳运动一样。这里所说的定态是指原子可能的一种能量状态，有某一数值的能量，这些能量包含了电子的动能和电势能的总和。 （2）原子发光的光谱 经典的电磁理论认为电子绕核运行的轨道不断的变化，它向外辐射电磁波的频率应该等于绕核旋转的频率。因此原子辐射一切频率的电磁波，大量原子的发光光谱应该是连续光谱。 （3）原子能量状态和电子轨道。 玻尔假设三：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应，原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。 氢原子的轨道半径和能量。 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。 根据计算结果概括为公式：r n =n 2r 1,E n =?==3,2,1,112n E n 说明公式中r 1,E 1和r n ,E n 的意义，并说明n 正整数，叫做量子数，r 1=0.53×10-10m,E 1=13.6eV . n=2,3,4…时，相应的能量为 E 2=-3.4eV . E 3=-15.1eV . E 4=-0.85eV … E ∽=0.
原子结构玻尔理论(共课时)
1 / 6 §15.3 原子结构模型 玻尔理论（第一课时） 【考点提示】了解原子核式结构，理解玻尔理论和能级跃迁，氢原子的能级结构 【知识要点】： 一、α粒子的散射实验和卢瑟福的核式结构模型 1．1897年， 通过对阴极射线的研究发现了电子，说明 也是可分的。 2．卢瑟福用α粒子轰击金箔，发现 3．核式结构模型： 原子核所带的单位正电荷数等于核外的电子数，所以整个原子呈中性的。 电子绕核运动的向心力就是核对它的库仑力。r v m r eQ k 2 2 4．原子和原子核的大小：从α粒子的散射实验的数据估算出原子核大小的数量级为 10－15～10－14m ，原子的大小的数量级为 。 5．原子核的组成：原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电。 二．玻尔理论、能级 1．原子的核式结构学说与经典电磁理论的矛盾： （1）按经典电磁理论，核外电子绕核旋转应辐射电磁波，其能量要逐渐减少，轨道半径也要 逐渐减小，电子要被吸引到库仑力吸引到原子核上，这样原子所处的能量状态和轨道半径要连续变化，原子就是不稳定的，事实上原子是稳定的。 （2）按经典电磁理论，电子绕核运行的频率要不断变化，原子辐射出频率连续变化的电磁波， 原子光谱就是连续谱，而事实上原子光谱是线状谱。 2．玻尔理论的三点假设： （1）能量量子化假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，这些状态中的原子是稳定的，电子虽做加速运动，但并不向外辐射能量，一个能量值对应一种状态，这些状态叫做 。 （2）原子的能级跃迁假设：原子从一种定态（E 初）跃迁到另一种定态（E 末），它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即： ，而且，原子吸收能量实现能级跃迁时，只吸收能量值与原子初末两能级差相等的光子，否则不予理睬。 但是吸收超过原子电离所需能量的光子，多余的能量转变为电离后电子的动能。 （3）轨道量子化假设：电子绕核选择的轨道的半径是 的。每一条可能轨道与一种定态相对应。只有满足下列条件的轨道才是可能的：轨道的半径r 跟电子的动量mv 的乘积等于h /2π的整数倍，即 mvr =nh /2π，n =1，2，3，······ 式中n 的是正整数，叫量子数，这种现象叫做轨道的量子化假设。 三．氢原子的大小和能级 (1) 大小：氢原子的电子的各条可能轨道的半径： r n =n 2r 1， r 1代表第一条（离核最近的一条）可能轨道的半径r 1=0.53×10-10 m
玻尔理论
第四节、玻尔的原子模型 【自主学习】 一、经典理论的困难 1、电子绕原子核做圆周运动辐射能量，最终栽入，原子寿命很短，但事实并非如此。 2、随着电子绕原子核运动的能量越来，转动也越来越，这个变化是，我们应该看到各种频率的的光，即原子的光谱应该是，而实际上原子光谱是。 二、玻尔理论的基本假设 1、玻尔理论的基础及实验依据 （1）在卢瑟福学说的基础上 （2）普朗克关于黑体辐射和爱因斯坦关于的概念 （3）光谱学，特别是氢光谱实验中测得的各种数据 2、轨道假设与定态假设 （1）玻尔认为，电子运行轨道的半径不是任意的，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。也就是说 电子在这些轨道上绕核的转动是，不产生。 （2）当电子在不同的轨道上运动时原子处于不同的状态。玻尔指出，原子在不同的状态中具有不同的能量，因此，，这些量子化的能量值叫做。原子中这些具有确定能量的稳定状态称为。能量最低的状态叫做。其他的状态叫做。 （3）频率条件（跃迁假设） 当电子从能量较高的定态轨道（其能量记为Em）跃迁到能量较低的定态轨道（能量记为En，m>n）时，会放出能量为hν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，这个式子被称为频率条件，又称。反之，当电子光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态，这个光子的能量同样由决定。 三、玻尔理论的成功—解释氢光谱的规律 （1）氢光谱的规律：（2）解释： 四、玻尔理论的局限 简述（1）. 局限性：（2）．量子力学基础上的原子理论观点： 【典型例题】 例题 1、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（） 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 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 例题2．对玻尔理论的评论和议论，正确的是[]
玻尔理论
第106节 玻尔理论(能级跃迁) 1.2016年北京卷13.处于n =3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有 A.1种 B.2种 C.3种 D.4种 【答案】C 【解析】大量的氢原子处在第n 能级向基态跃迁时，有2 (1) C 2 n n n -= 种可能。故C 正确。 2.2012年理综北京卷 13. 一个氢原子从n =3能级跃迁到n =2能级。该氢原子 （ ） A 放出光子，能量增加 B 放出光子，能量减少 C 吸收光子，能量增加 D 吸收光子，能量减少 答案：B 解析：本题属于原子跃迁知识的综合。原子由高能级3跃迁到低能级2的过程中原子能量减少必然放出光子，答案B 。 3.2012年理综四川卷 17．如图为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子 （ ） A ．从n =4能级跃迁到n =3能级比从n =3能级跃迁到n =2能级辐射出电磁波的波长长 B ．从n =5能级跃迁到n =l 能级比从n =5能级跃迁到n =4能级辐射出电磁波的速度大 C ．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的 D ．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量 答案：A 解析：辐射出的电磁波的能量E =hν=hc/λ=E m -E n,所以A 正确；电磁波在真空中速度都是光速c ，故B 错；处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是不一样的，C 也错误；从高能级向低能级跃迁时，是氢原子一定向外辐射出能量，不是原子核辐射能量，故D 也错误。正确答案：A 。 4.2011年理综全国卷 18．已知氢原子的基态能量为E 1，激发态能量E n =E 1/n 2，其中n =2，3，…。用h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速。能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为 （ ） A ．143hc E - B ．12hc E - C ．14hc E - D ．1 9hc E - -0.54 3 2 -13.6 1 -1.51 4 n 5 -0.85 E n /eV -3.4
第七章假设检验
第七 章 假设检验 一、教材说明 本章主要介绍统计假设检验的基本概念和基本思想、正态总体参数的统计假设的显著性检验方法.。 1、本章的教学目的与要求 （1）使学生了解假设检验的基本概念； （2）使学生了解假设检验的基本思想； （3）使学生掌握假设检验的基本步骤； （4）使学生会计算检验的两类错误，搞清楚两类错误的关系； （5）使学生掌握正态总体参数的假设检验，主要是检验统计量及其分布，检验拒绝域的 ? ),问题: 已知总体2 (,)X N μσ:,且00.015,σσ==根据样本值判断0.5μ=还是 0.5μ≠。 提出两个对立假设00:0.5H μμ==（原假设或零假设）和 10:H μμ≠(备择假设).再利用已知样本作出判断是接受假设0H ( 拒绝假设1H ) , 还是拒绝假设0H (接受假设 1H ). 如果作出的判断是接受0H , 则0μμ=即认为机器工作是正常的, 否则, 认为是不
正常的. 因为X 是μ的无偏估计量，所以，若0H 为真，则0μ-x ~(0,1)N ， 衡量0μ-x X 的大小。于是可以选定一个适当的正数k ,当观察 值x X k ≥时，拒绝假设0H ;反之，当观察值x 满足 时k n X <-/0 σμ，接受假设 X 注:上述α称为显著性水平.此例表明假设检验的结论与选取的显著性水平α有密切的关系.所以,必须说明假设检验的结论是在怎样的显著水平α下作出的. 2.假设检验的基本思想及推理方法 1)假设检验基本思想 （1） 在假设检验中，提出要求检验的假设，称为原假设或零假设，记为0H ，原假设如 果不成立，就要接受另一个假设，这另一个假设称为备择假设或对立假设，记为1H 。 （2） 假设检验的依据——小概率原理：小概率事件在一次试验中实际上不会发生。 （3） 假设检验的思路是概率性质的反证法。即首先假设成立，然后根据一次抽样所得的
波尔理论
三大假设如下： 第一，轨道定则： 假设电子只能在一些特定的轨道上运动，而且在这样的轨道上运动时电子不向外辐射能量，因而解决了原子的稳定问题（按照经典电磁理论，电子绕原子核做变速运动，会向外辐射电磁波，致使电子向原子核靠近，最后导致原子结构的破坏） 第二，跃迁定则： 在上述轨道运动时，如果电子从一个轨道跃迁到另一个轨道，就要相应吸收或放出相应的能量。这个定则很好的解释了原子光谱问题。 第三，角动量定则： 电子绕核运动的角动量，必须是普朗克常量的整数倍。这个定则用于判定哪些轨道是允许的。 综上所述，波尔理论的三大假设，已经初步显示出量子的威力，不过还带有明显的经典物理色彩，比如轨道的概念，无论如何，这三个假设已经向我们展示出了微观世界不连续的特征。 xx理论的重要性 （1）它正确地指出了原子能级的存在，即原子能量是量子化的，只能取某些分立的值。 这个观点不仅为氢原子、类氢离子的光谱所证实，而且夫兰克——赫兹实验证明，对于汞那样的复杂原子也是正确的。这说明玻尔关于原子能量量子化的假设比他氢原子理论具有更为普遍的意义。 （2）玻尔正确地提出了定态的概念，即处于某一些能量状态En上的院子并不辐射电磁波，只有当原子从一些能量状态En跃迁到亮一些能量状态Em时才发射光子，光子频率v由Hv= En - Em决定。事实证明这一结论对于各种院子是普遍正确的。
（3）由玻尔的量子化条件L=n?,引出了角动量量子化这一普遍正确的结论。 xx理论的优缺点 它很成功地解释了氢原子光谱，对复杂的却有困难。此理论的成功之处是把量子论引入原子模型，不过对于电子的运动及位置它承认了经典物理的观点，并用经典力学来计算的。总得来说玻尔引入量子论是个很了不起的成就。 关于xx理论 电子撞击原子使其跃迁，那么E=E1+E2+△E，E表示电子的动能，E1表示原子的动能，E2表示原电子的动能．△E全部转化为原子里电子的动能，那么电子变到更高一级后库伦力的改变导致其动能的改变，这个动能与撞击而得到的动能是一回事吗，如果不是，又怎么样解释呢，请详细说明． 绕原子核旋转的电子由于获得光能能量上升而跃迁到较高能级，彼时该电子能量为En=-( 13.6*e)/(n^2)伏特，仅与电子所在电子层数（即主量子数n）有关。按照波尔加设库仑力（即静电吸引力）提供向心力的话，由于电子离原子核远了，库仑力变小则圆周运动速度也应该减小咯？也就是动能应该减小咯？ 这个和撞击而得到的动能似乎不是一码事…… 不过话说回来你的问题我也没完全看懂 xx的氢原子理论的两个困难 1.困难之一: 不能解释多电子的情况 玻尔的理论只考虑到电子的圆周轨道，即电子只具有一个自由度，因此它对只有一个电子的氢原子和类氢原子的谱线频率作出了解释，对于具有两个或更多电子的原子所发的光谱，这理论遇到了根本的困难 2.困难之二:
玻尔理论
量子力学课程论文
摘要：19世纪末期，就在经典物理理论已被人们认为是“最终理论”的时候，人们发现了一些新的物理现象，例如光电效应，原子的光谱线系等，都是经典物理理论所无法解释的。1913年丹麦物理学家玻尔（N.Bohr）通过研究氢原子的光谱，提出了“玻尔理论”，在这方面成功的迈出了第一步，实现了问题的突破。 关键词：玻尔理论量子化光谱作用 Boulder Theory Abstract: The end of the 19th century, in classical physics theories have been thought to be "final theory" when they found some new physical phenomena such as the photoelectric effect, series of spectral lines of atoms, is a theory that cannot be explained by classical physics. 1913 Denmark physicist Niels Bohr (N.Bohr) by studying the spectrum of the hydrogen atom, put forward the"Boulder Theory", successfully took the first step in that direction, on the realization of a breakthrough. Keywords：Boulder Theory quantization spectrum function 一、认识氢原子的历程 当人们对于原子光谱进行大量研究，并且找到了基本规律时，人们根本不知道原子是什么东西。人们只知道原子是电中性的，原子可以分成带正电的阳离子和带负电的阴离子。而它们带正电或负电都是一份一份的，是一个基本量（现在知道是电子的电荷）的整数倍。19世纪末，J·J·汤姆孙得到了阴极射线，发现这是一束质量与原子相比很小的带负电的粒子，这种粒子就是电子。于是人们开始认为原子是带正电的某种东西和电子在一起构成的一种电中性的物体。汤姆孙认为原子像一个果子面包，面包带正电，大小为10 10-m量级，有一些电子嵌在面包里面，像葡萄干一样。 但是在1909年开始发现原子不是这样的。英国物理学家卢瑟福（E.Rutherford）根据 两位学生所做的α粒子散射实验分析，原子中带正电的部分 10-m以下，即仅占原子线度的千分之一左右， 的大小应在13 体积则只占原子体积的几十亿分之一。 实验室带正电的α粒子在金属箔上的散射，见图。射向 金属箔的α粒子大部分都径直投射过去了，说明原子是很空 的，也有一小部分发生了偏转，发生大角度偏转的也有，偏转在90°以上的约占1/8000。 在1911年，卢瑟福宣布原子有一个很小的、带正电而且质量几乎等于整个原子质量的原子核，在其周围有一些非常轻的带负电的电子，这就是原子的有核模型。