知識(shí)清單：第四章 原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性（原卷版）

學(xué)而優(yōu)教有方第四章原子結(jié)構(gòu)和波粒二象性1普朗克黑體輻射理論一、黑體與黑體輻射1．黑體：某種物體能夠完全吸收入射的各種波長(zhǎng)的電磁波而不發(fā)生反射，這種物體就是絕對(duì)黑體，簡(jiǎn)稱黑體．2．黑體輻射(1)定義：黑體雖然不反射電磁波，卻可以向外輻射電磁波，這樣的輻射叫作黑體輻射．(2)黑體輻射特點(diǎn)：黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)．3．對(duì)黑體的理解(1)黑體是一個(gè)理想化的物理模型．(2)黑體看上去不一定是黑的，有些可看成黑體的物體由于自身有較強(qiáng)的輻射，看起來(lái)還會(huì)很明亮．4．一般物體與黑體的比較熱輻射特點(diǎn)吸收、反射特點(diǎn)一般物體輻射電磁波的情況與溫度、材料的種類(lèi)及表面狀況有關(guān)既吸收又反射，其能力與材料的種類(lèi)及入射波長(zhǎng)等因素有關(guān)黑體輻射電磁波的強(qiáng)度按波長(zhǎng)的分布只與黑體的溫度有關(guān)完全吸收各種入射電磁波，不反射二、黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1．隨著溫度的升高，各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加．2．隨著溫度的升高，輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)．3.黑體輻射的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)溫度一定時(shí)，黑體輻射強(qiáng)度隨波長(zhǎng)的分布有一個(gè)極大值．(2)隨著溫度的升高①各種波長(zhǎng)的輻射強(qiáng)度都有增加；②輻射強(qiáng)度的極大值向波長(zhǎng)較短的方向移動(dòng)，如圖所示．三、能量子1．定義：組成黑體的振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍，這個(gè)不可再分的最小能量值ε叫作能量子．2．表達(dá)式：ε＝hν.其中ν是帶電微粒的振動(dòng)頻率，即帶電微粒吸收或輻射電磁波的頻率．h稱為普朗克常量．h＝6.62607015×10－34J·s.3．能量的量子化：微觀粒子的能量是量子化的，或者說(shuō)微觀粒子的能量是分立的．4．普朗克的量子化假設(shè)(1)能量子振動(dòng)著的帶電微粒的能量只能是某一最小能量值ε的整數(shù)倍，例如可能是ε或2ε、3ε……當(dāng)帶電微粒輻射或吸收能量時(shí)，也是以這個(gè)最小能量值為單位一份一份地輻射或吸收的．這個(gè)不可再分的最小能量值ε叫作能量子．(2)能量子表達(dá)式：ε＝hνν是帶電微粒的振動(dòng)頻率，h是一個(gè)常量，后人稱之為普朗克常量，其值為h＝6.62607015×10－34J·s.(3)能量的量子化在微觀世界中能量不能連續(xù)變化，只能取分立值，這種現(xiàn)象叫作能量的量子化．5．對(duì)能量量子化的理解(1)物體在發(fā)射或接收能量的時(shí)候，只能從某一狀態(tài)“飛躍”地過(guò)渡到另一狀態(tài)，而不可能停留在不符合這些能量的任何一個(gè)中間狀態(tài)．(2)在宏觀尺度內(nèi)研究物體的運(yùn)動(dòng)時(shí)我們可以認(rèn)為：物體的運(yùn)動(dòng)是連續(xù)的，能量變化是連續(xù)的，不必考慮量子化；在研究微觀粒子時(shí)必須考慮能量量子化．2光電效應(yīng)一、光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1．光電效應(yīng)：照射到金屬表面的光，能使金屬中的電子從表面逸出的現(xiàn)象．2．光電子：光電效應(yīng)中發(fā)射出來(lái)的電子．3．光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(1)存在截止頻率：當(dāng)入射光的頻率低于截止頻率時(shí)不(填“能”或“不”)發(fā)生光電效應(yīng)．(2)存在飽和電流：在光的頻率不變的情況下，入射光越強(qiáng)，飽和電流越大．(3)存在遏止電壓：使光電流減小到0的反向電壓Uc，且滿足eq\f(1,2)mevc2＝eUc.(4)光電效應(yīng)具有瞬時(shí)性：光電效應(yīng)幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的．(5)任何一種金屬都有一個(gè)截止頻率，入射光的頻率必須大于等于這個(gè)截止頻率才能發(fā)生光電效應(yīng)，低于這個(gè)截止頻率則不能發(fā)生光電效應(yīng)．(6)發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)，光電子的最大初動(dòng)能與入射光的強(qiáng)度無(wú)關(guān)，隨入射光頻率的增大而增大．(7大于截止頻率的光照射金屬時(shí)，光電流(反映單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射出的光電子數(shù)的多少)與入射光強(qiáng)度成正比．(8)光電效應(yīng)的發(fā)生幾乎是瞬時(shí)的，產(chǎn)生電流的時(shí)間不超過(guò)10－9s.4．光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)相關(guān)概念的理解(1)光電子：光電效應(yīng)中發(fā)射出來(lái)的電子，其本質(zhì)還是電子．(2)飽和電流金屬板飛出的光電子到達(dá)陽(yáng)極，回路中便產(chǎn)生光電流，隨著所加正向電壓的增大，光電流趨于一個(gè)飽和值，這個(gè)飽和值是飽和電流，在一定條件下，飽和電流與所加電壓大小無(wú)關(guān)，只與入射光的強(qiáng)度有關(guān)；入射光越強(qiáng)，飽和電流越大；即：入射光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光電子數(shù)越多．(3)遏止電壓截止頻率逸出功①遏止電壓：使光電流減小到零的反向電壓．用符號(hào)Uc表示．計(jì)算方法：－eUc＝0－Ek遏止電壓與入射光的頻率有關(guān)；入射光的頻率不變，遏止電壓不變，入射光的頻率改變，遏止電壓改變；這表明光電子的能量只與入射光的頻率有關(guān)．②截止頻率：能使某種金屬發(fā)生光電效應(yīng)的入射光的最小頻率叫作該種金屬的截止頻率(又叫極限頻率)，不同的金屬對(duì)應(yīng)著不同的截止頻率．③逸出功：電子從金屬中掙脫出來(lái)，要克服金屬表面層的一種力做功，電子脫離某種金屬所需做功的最小值叫作這種金屬的逸出功．不同金屬的逸出功不同．5．光電效應(yīng)與經(jīng)典電磁理論的矛盾按光的電磁理論，應(yīng)有：(1)不存在截止頻率，任何頻率的光都能產(chǎn)生光電效應(yīng)．(2)光越強(qiáng)，光電子的初動(dòng)能越大，遏止電壓與光的強(qiáng)弱有關(guān)．(3)在光很弱時(shí)，放出電子的時(shí)間應(yīng)遠(yuǎn)大于10－9s.顯然這三條與光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)規(guī)律相矛盾．二、光電效應(yīng)經(jīng)典解釋中的疑難1．逸出功：使電子脫離某種金屬，外界對(duì)它做功的最小值，用W0表示．不同種類(lèi)的金屬，其逸出功的大小不相同(填“相同”或“不相同”)．2．光電效應(yīng)經(jīng)典解釋(1)不應(yīng)存在截止頻率．(2)遏止電壓Uc應(yīng)該與光的強(qiáng)弱有關(guān)．(3)電子獲得逸出表面所需的能量需要的時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生光電流的時(shí)間．三、愛(ài)因斯坦的光電效應(yīng)理論1．光子：光本身就是由一個(gè)個(gè)不可分割的能量子組成的，頻率為ν的光的能量子為hν，其中h為普朗克常量．這些能量子后來(lái)稱為光子．2．愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程(1)表達(dá)式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0.(2)物理意義：金屬中電子吸收一個(gè)光子獲得的能量是hν，在這些能量中，一部分大小為W0的能量被電子用來(lái)脫離金屬，剩下的是逸出后電子的初動(dòng)能Ek.(3)Uc與ν、W0的關(guān)系①表達(dá)式：Uc＝eq\f(h,e)ν－eq\f(W0,e).②圖像：Uc－ν圖像是一條斜率為eq\f(h,e)的直線．3．光子說(shuō)：光子說(shuō)的提出說(shuō)明了光是由光子組成的；光子的能量ε＝hν，決定于光的頻率；光的強(qiáng)度與光子的數(shù)目有關(guān)，在頻率一定的情況下，光越強(qiáng)，單位時(shí)間內(nèi)單位面積上的光子數(shù)越多．4．光電效應(yīng)方程：Ek＝hν－W0(1)式中的Ek是光電子的最大初動(dòng)能，就某個(gè)光電子而言，其離開(kāi)金屬時(shí)剩余動(dòng)能大小可以是0～Ek范圍內(nèi)的任何數(shù)值．(2)光電效應(yīng)方程實(shí)質(zhì)上是能量守恒方程．①能量為ε＝hν的光子被電子吸收，電子把這些能量的一部分用來(lái)克服金屬表面對(duì)它的吸引，另一部分就是電子離開(kāi)金屬表面時(shí)的初動(dòng)能．②如要克服吸引力做功最少為W0，則電子離開(kāi)金屬表面時(shí)動(dòng)能最大為Ek，根據(jù)能量守恒定律可知：Ek＝hν－W0.4．光子說(shuō)對(duì)光電效應(yīng)的解釋(1)飽和電流與光照強(qiáng)度的關(guān)系：同種頻率的光，光照強(qiáng)度越大，包含的光子數(shù)越多，照射金屬時(shí)產(chǎn)生的光電子越多，因而飽和電流越大．(2)存在截止頻率和遏止電壓：①由愛(ài)因斯坦光電效應(yīng)方程知，光電子的最大初動(dòng)能與入射光頻率有關(guān)，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)，所以遏止電壓由入射光頻率決定，與光強(qiáng)無(wú)關(guān)．②若發(fā)生光電效應(yīng)，則光電子的最大初動(dòng)能必須大于零，即Ek＝hν－W0>0，亦即hν>W0，ν>eq\f(W0,h)＝νc，而νc＝eq\f(W0,h)恰好是光電效應(yīng)的截止頻率．四、康普頓效應(yīng)和光子的動(dòng)量1．康普頓效應(yīng)：在研究石墨對(duì)X射線的散射時(shí)，發(fā)現(xiàn)在散射的X射線中，除了與入射波長(zhǎng)λ0相同的成分外，還有波長(zhǎng)大于λ0的成分，這個(gè)現(xiàn)象稱為康普頓效應(yīng)．2．康普頓效應(yīng)的意義：康普頓效應(yīng)表明光子不僅具有能量而且具有動(dòng)量．3．光子的動(dòng)量(1)表達(dá)式：p＝eq\f(h,λ).(2)說(shuō)明：在康普頓效應(yīng)中，當(dāng)入射的光子與晶體中的電子碰撞時(shí)，要把一部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給電子，光子的動(dòng)量可能變小．因此，有些光子散射后波長(zhǎng)變大．4．康普頓效應(yīng)的解釋假定光子與電子發(fā)生彈性碰撞，按照愛(ài)因斯坦的光子說(shuō)，一個(gè)光子不僅具有能量ε＝hν，而且還有動(dòng)量．如圖1所示，這個(gè)光子與靜止的電子發(fā)生彈性碰撞，光子把部分動(dòng)量轉(zhuǎn)移給了電子，動(dòng)量由eq\f(h,λ)減小為eq\f(h,λ′)，因此p減小，波長(zhǎng)增大．5．康普頓效應(yīng)的意義康普頓效應(yīng)進(jìn)一步揭示了光的粒子性，也再次證明了愛(ài)因斯坦光子說(shuō)的正確性．五、光的波粒二象性光的干涉、衍射、偏振現(xiàn)象表明光具有波動(dòng)性，光電效應(yīng)和康普頓效應(yīng)表明光具有粒子性，光既具有波動(dòng)性，又具有粒子性，即光具有波粒二象性．1．光的波動(dòng)性實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：光的干涉和衍射．2．光的粒子性(1)實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)：光電效應(yīng)、康普頓效應(yīng)．(2)表現(xiàn)：①當(dāng)光同物質(zhì)發(fā)生作用時(shí)，這種作用是“一份一份”進(jìn)行的，表現(xiàn)出粒子的性質(zhì)；②少量或個(gè)別光子容易顯示出光的粒子性．(3)說(shuō)明：①粒子的含義是“不連續(xù)”“一份一份”的；②光子不同于宏觀觀念的粒子．3原子的核式結(jié)構(gòu)模型一、電子的發(fā)現(xiàn)1．陰極射線：陰極發(fā)出的一種射線．它能使對(duì)著陰極的玻璃管壁發(fā)出熒光．2．湯姆孫的探究根據(jù)陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況斷定，它的本質(zhì)是帶負(fù)電(填“正電”或“負(fù)電”)的粒子流，并求出了這種粒子的比荷．組成陰極射線的粒子被稱為電子．3．密立根實(shí)驗(yàn)：電子電荷的精確測(cè)定是由密立根通過(guò)著名的“油滴實(shí)驗(yàn)”做出的．目前公認(rèn)的電子電荷的值為e＝1.6×10－19_C(保留兩位有效數(shù)字)．4．電荷的量子化：任何帶電體的電荷只能是e的整數(shù)倍．5．電子的質(zhì)量me＝9.1×10－31kg(保留兩位有效數(shù)字)，質(zhì)子質(zhì)量與電子質(zhì)量的比值為eq\f(mp,me)＝1_836.6．對(duì)陰極射線的認(rèn)識(shí)(1)對(duì)陰極射線本質(zhì)的認(rèn)識(shí)——兩種觀點(diǎn)①電磁波說(shuō)，代表人物——赫茲，他認(rèn)為這種射線是一種電磁輻射．②粒子說(shuō)，代表人物——湯姆孫，他認(rèn)為這種射線是一種帶電粒子流．(2)陰極射線帶電性質(zhì)的判斷方法①方法一：在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加上電場(chǎng)，通過(guò)打在熒光屏上的亮點(diǎn)位置的變化和電場(chǎng)的情況確定陰極射線的帶電性質(zhì)．②方法二：在陰極射線所經(jīng)區(qū)域加一磁場(chǎng)，根據(jù)熒光屏上亮點(diǎn)位置的變化和左手定則確定陰極射線的帶電性質(zhì)．(3)實(shí)驗(yàn)結(jié)果根據(jù)陰極射線在電場(chǎng)中和磁場(chǎng)中的偏轉(zhuǎn)情況，判斷出陰極射線是粒子流，并且?guī)ж?fù)電．7．帶電粒子比荷的測(cè)定圖1(1)讓帶電粒子通過(guò)相互垂直的勻強(qiáng)電場(chǎng)和勻強(qiáng)磁場(chǎng)，如圖1所示，使其做勻速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)二力平衡，即F洛＝F電(Bqv＝qE)，得到粒子的運(yùn)動(dòng)速度v＝eq\f(E,B).圖2(2)撤去電場(chǎng)，如圖2所示，保留磁場(chǎng)，讓粒子在勻強(qiáng)磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)，由洛倫茲力提供向心力，即Bqv＝meq\f(v2,r)，根據(jù)軌跡偏轉(zhuǎn)情況，由幾何知識(shí)求出其半徑r.(3)由以上兩式確定粒子的比荷表達(dá)式：eq\f(q,m)＝eq\f(E,B2r).8．電子發(fā)現(xiàn)的意義(1)電子發(fā)現(xiàn)以前人們認(rèn)為物質(zhì)由分子組成，分子由原子組成，原子是不可再分的最小微粒．(2)現(xiàn)在人們發(fā)現(xiàn)了各種物質(zhì)里都有電子，而且電子是原子的組成部分．(3)電子帶負(fù)電，而原子是電中性的，說(shuō)明原子是可再分的．二、原子的核式結(jié)構(gòu)模型1．湯姆孫原子模型：湯姆孫于1898年提出了原子模型，他認(rèn)為原子是一個(gè)球體，正電荷彌漫性地均勻分布在整個(gè)球體內(nèi)，電子鑲嵌其中，有人形象地把湯姆孫模型稱為“西瓜模型”或“棗糕模型”，如圖3.圖32．α粒子散射實(shí)驗(yàn)：(1)α粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置由α粒子源、金箔、顯微鏡等幾部分組成，實(shí)驗(yàn)時(shí)從α粒子源到熒光屏這段路程應(yīng)處于真空中．(2)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①絕大多數(shù)的α粒子穿過(guò)金箔后，基本上仍沿原來(lái)的方向前進(jìn)；②少數(shù)α粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)；偏轉(zhuǎn)的角度甚至大于90°，它們幾乎被“撞了回來(lái)”．(3)實(shí)驗(yàn)意義：盧瑟福通過(guò)α粒子散射實(shí)驗(yàn)，否定了湯姆孫的原子模型，建立了核式結(jié)構(gòu)模型．3．核式結(jié)構(gòu)模型：原子中帶正電部分的體積很小，但幾乎占有全部質(zhì)量，電子在正電體的外面運(yùn)動(dòng)．三、原子核的電荷與尺度1．原子核的電荷數(shù)：各種元素的原子核的電荷數(shù)，即原子內(nèi)的電子數(shù)，非常接近它們的原子序數(shù)，這說(shuō)明元素周期表中的各種元素是按原子中的電子數(shù)來(lái)排列的．2．原子核的組成：原子核是由質(zhì)子和中子組成的，原子核的電荷數(shù)就是核中的質(zhì)子數(shù)．3．原子核的大?。河煤税霃矫枋龊说拇笮。话愕脑雍耍瑢?shí)驗(yàn)確定的核半徑的數(shù)量級(jí)為10－15m，而整個(gè)原子半徑的數(shù)量級(jí)是10－10m，兩者相差十萬(wàn)倍之多．4氫原子光譜和玻爾的原子模型一、光譜1．定義：用棱鏡或光柵把物質(zhì)發(fā)出的光按波長(zhǎng)(頻率)展開(kāi)，獲得波長(zhǎng)(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄．2．分類(lèi)(1)線狀譜：光譜是一條條的亮線．(2)連續(xù)譜：光譜是連在一起的光帶．3．特征譜線：氣體中中性原子的發(fā)光光譜都是線狀譜，說(shuō)明原子只發(fā)出幾種特定頻率的光，不同原子的亮線位置不同，說(shuō)明不同原子的發(fā)光頻率不一樣，光譜中的亮線稱為原子的特征譜線．4．應(yīng)用：利用原子的特征譜線，可以鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，這種方法稱為光譜分析，它的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，樣本中一種元素的含量達(dá)到10－13kg時(shí)就可以被檢測(cè)到．二、氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1．許多情況下光是由原子內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，因此光譜是探索原子結(jié)構(gòu)的一條重要途徑．2．氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律滿足巴耳末公式：eq\f(1,λ)＝R∞(eq\f(1,22)－eq\f(1,n2))(n＝3,4,5，…)式中R為里德伯常量，R∞＝1.10×107m－1，n取整數(shù)．3．巴耳末公式的意義：以簡(jiǎn)潔的形式反映了氫原子的線狀光譜的特征．三、經(jīng)典理論的困難1．核式結(jié)構(gòu)模型的成就：正確地指出了原子核的存在，很好地解釋了α粒子散射實(shí)驗(yàn)．2．經(jīng)典理論的困難：經(jīng)典物理學(xué)既無(wú)法解釋原子的穩(wěn)定性，又無(wú)法解釋原子光譜的分立線狀譜．四、玻爾原子理論的基本假設(shè)1．軌道量子化(1)原子中的電子在庫(kù)侖引力的作用下，繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)．(2)電子運(yùn)行軌道的半徑不是任意的，也就是說(shuō)電子的軌道是量子化的(填“連續(xù)變化”或“量子化”)．(3)電子在這些軌道上繞核的運(yùn)動(dòng)是穩(wěn)定的，不產(chǎn)生電磁輻射．2．定態(tài)(1)當(dāng)電子在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子處于不同的狀態(tài)，具有不同的能量．電子只能在特定軌道上運(yùn)動(dòng)，原子的能量只能取一系列特定的值．這些量子化的能量值叫作能級(jí)．(2)原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為定態(tài)．能量最低的狀態(tài)稱為基態(tài)，其他的狀態(tài)叫作激發(fā)態(tài)．3．頻率條件當(dāng)電子從能量較高的定態(tài)軌道(其能量記為En)躍遷到能量較低的定態(tài)軌道(能量記為Em，m＜n)時(shí)，會(huì)放出能量為hν的光子，該光子的能量hν＝En－Em，該式稱為頻率條件，又稱輻射條件．五、玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋1．氫原子能級(jí)圖(如圖1所示)圖12．解釋巴耳末公式巴耳末公式中的正整數(shù)n和2正好代表能級(jí)躍遷之前和躍遷之后所處的定態(tài)軌道的量子數(shù)n和2.3．解釋氣體導(dǎo)電發(fā)光通常情況下，原子處于基態(tài)，非常穩(wěn)定，氣體放電管中的原子受到高速運(yùn)動(dòng)的電子的撞擊，有可能向上躍遷到激發(fā)態(tài)，處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，會(huì)自發(fā)地向能量較低的能級(jí)躍遷，放出光子，最終回到基態(tài)．4．解釋氫原子光譜的不連續(xù)性原子從較高的能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)放出的光子的能量等于前后兩個(gè)能級(jí)之差，由于原子的能級(jí)是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線．5．解釋不同原子具有不同的特征譜線不同的原子具有不同的結(jié)構(gòu)，能級(jí)各不相同，因此輻射(或吸收)的光子頻率也不相同．6．能級(jí)躍遷：處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，它會(huì)自發(fā)地向較低能級(jí)躍遷，經(jīng)過(guò)一次或幾次躍遷到達(dá)基態(tài)．所以一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)時(shí)，可能輻射出的光譜線條數(shù)為N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(nn－1,2).7．光子的發(fā)射：原子由高能級(jí)向低能級(jí)躍遷時(shí)以光子的形式放出能量，發(fā)射光子的頻率由下式?jīng)Q定．hν＝Em－En(Em、En是始末兩個(gè)能級(jí)且m>n)，能級(jí)差越大，發(fā)射光子的頻率就越高．8．光子的吸收：原子只能吸收一些特定頻率的光子，原子吸收光子后會(huì)從較低能級(jí)向較高能級(jí)躍遷，吸收光子的能量仍滿足hν＝Em－En(m>n)．六、玻爾理論的局限性1．成功之處玻爾的原子理論第一次將量子觀念引入原子領(lǐng)域，提出了定態(tài)和躍遷的概念，成功解釋了氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律．2．局限性保留了經(jīng)典粒子的觀念，仍然把電子的運(yùn)動(dòng)看作經(jīng)典力學(xué)描述下的軌道運(yùn)動(dòng)．3．電子云原子中的電子沒(méi)有確定的坐標(biāo)值，我們只能描述某時(shí)刻電子在某個(gè)位置出現(xiàn)概率的多少，把電子這種概率分布用疏密不同的點(diǎn)表示時(shí)，這種圖像就像云霧一樣分布在原子核周?chē)史Q電子云．七、能級(jí)躍遷的幾種情況的對(duì)比1．自發(fā)躍遷與受激躍遷的比較(1)自發(fā)躍遷：①由高能級(jí)到低能級(jí)，由遠(yuǎn)軌道到近軌道．②釋放能量，放出光子(發(fā)光)：hν＝E初－E末．③大量處于激發(fā)態(tài)為n能級(jí)的原子可能的光譜線條數(shù)：eq\f(nn－1,2).(2)受激躍遷：①由低能級(jí)到高能級(jí)，由近軌道到遠(yuǎn)軌道．②吸收能量eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(a.光照射,b.實(shí)物粒子碰撞))2．使原子能級(jí)躍遷的兩種粒子——光子與實(shí)物粒子(1)原子若是吸收光子的能量而被激發(fā)，則光子的能量必須等于兩能級(jí)的能量差，否則不被吸收，不存在激發(fā)到n能級(jí)時(shí)能量有余，而激發(fā)到n＋1能級(jí)時(shí)能量不足，則可激發(fā)到n能級(jí)的問(wèn)題．(2)原子還可吸收外來(lái)實(shí)物粒子(例如，自由電子)的能量而被激發(fā)，由于實(shí)物粒子的動(dòng)能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于兩能級(jí)的差值，就可使原子發(fā)生能級(jí)躍遷．3．一個(gè)氫原子躍遷和一群氫原子躍遷的區(qū)別(1)一個(gè)氫原子躍遷的情況分析圖2①確定氫原子所處的能級(jí)，畫(huà)出能級(jí)圖．②根據(jù)躍遷原理，畫(huà)出氫原子向低能級(jí)躍遷的可能情況示意圖．例如：一個(gè)氫原子最初處于n＝4激發(fā)態(tài)，它向低能級(jí)躍遷時(shí)，有4種可能情況，如圖2，情形Ⅰ中只有一種頻率的光子，其他情形為：情形Ⅱ中兩種，情形Ⅲ中兩種，情形Ⅳ中三種．注意：上述四種情形中只能出現(xiàn)一種，不可能兩種或多種情形同時(shí)存在．(2)一群氫原子躍遷問(wèn)題的計(jì)算①確定氫原子所處激發(fā)態(tài)的能級(jí)，畫(huà)出躍遷示意圖．②運(yùn)用歸納法，根據(jù)數(shù)學(xué)公式N＝Ceq\o\al(2,n)＝eq\f(nn－1,2)確定躍遷時(shí)輻射出幾種不同頻率的光子．③根據(jù)躍遷能量公式hν＝Em－En(m>n)分別計(jì)算出各種光子的頻率．八、電離1．電離：指電子獲得能量后脫離原子核的束縛成為自由電子的現(xiàn)象．2．電離能是氫原子從某一狀態(tài)躍遷到n＝∞時(shí)所需吸收的能量，其數(shù)值等于氫原子處于各定態(tài)時(shí)的能級(jí)值的絕對(duì)值；如基態(tài)氫原子的電離能是13.6eV，氫原子處于n＝2激發(fā)態(tài)時(shí)的電離能為3.4eV.3．氫原子吸收光子發(fā)生躍遷和電離的區(qū)別(1)氫原子吸收光子從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷時(shí)，光子的能量必須等于兩能級(jí)的能級(jí)差，即hν＝Em－En(m>n)．(2)氫原子吸收光子發(fā)生電離時(shí)，光子的能量大于或等于氫原子的電離能就可以．如基態(tài)氫原子的電離能為13.6eV，只要能量大于或等于13.6eV的光子都能被基態(tài)的氫原子吸收而發(fā)生電離，只不過(guò)入射光子的能量越大，氫原子電離后產(chǎn)生的自由電子的動(dòng)能越大．5粒子的波動(dòng)性和量子力學(xué)的建立一、粒子的波動(dòng)性1．德布羅意波：每一個(gè)運(yùn)動(dòng)的粒子都與一個(gè)對(duì)應(yīng)的波相聯(lián)系，這種與實(shí)物粒子相聯(lián)系的波稱為德布羅意波，也叫物質(zhì)波．2．粒子的能量ε和動(dòng)量p跟