第四章第四节 氢原子光谱和玻尔的原子模型 课件 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

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　4.4氢原子光谱玻尔的原子模型一光谱牛顿发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的彩色光带叫做光谱2.光谱分类(1)线状光谱光谱中有一条条的亮线 —— 谱线，这样的光谱叫线状谱光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫连续谱(2)连续谱 原子光谱的不连续性反映出原子结构的不连续性，所以光谱分析也可以用于探索原子的结构。3、发射光谱①物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱②各种原子的发射光谱都是线状谱各条谱线对应不同波长（频率）的光，原子不同，发射的线状光谱也不同，每种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光。 ③特征谱线④光谱分析：利用原子的特征谱线鉴别物质可以确定物质的组成成分。优点：灵敏度高光谱分析的技术在科学研究中有广泛的应用，一种元素在样品中的含量即使很少，也能观察到它的光谱．因此光谱分析可以用来确定样品中包含哪些元素，这种方法非常灵敏，利用光谱还能确定遥远星球的物质成分． 漆碗：第三文化层（距今6500～6000年）．利用红外光分析其表面，其光谱图和马王堆汉墓出土漆皮的裂解光谱图相似． X射线照射激发荧光，通过分析荧光判断越王勾践宝剑的成分．光谱分析(1)优点：灵敏度高，分析物质的最低含量达10－10 g.(2)应用：a.发现新元素；b.鉴别物体的物质成分.(3)用于光谱分析的光谱：线状谱和吸收光谱.几种光谱的比较连续谱不能显示特征，不可用于光谱分析氢原子光谱的实验规律及应用　如图所示为氢原子的光谱.(1)仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？从右至左，相邻谱线间的距离越来越小.(2)氢原子光谱的谱线波长具有什么规律？巴耳末公式(1)巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式：该公式称为巴耳末公式.式中R叫做里德伯常量，实验值为R＝1.10×107 m－1. n只能取整数(2)巴耳末公式说明氢原子光谱的波长只能取分立值，不能取连续值．巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征．3.其他谱线：除了巴耳末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线，也都满足与巴耳末公式类似的关系式. (多选)下列关于巴耳末公式 的理解，正确的是A.此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的B.公式中n可取任意值，故氢原子光谱是连续谱C.公式中n只能取大于或等于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱D.公式不但适用于氢原子光谱的分析，也适用于其他原子光谱的分析√√核外电子绕核运动原子是稳定的原子光谱是线状谱 —— 分立经典理论的困难 原子光谱应是连续谱汤姆孙发现电子汤姆孙的西瓜模型α粒子散射实验回顾科学家对原子结构的认识史原子不可分割汤姆孙的西瓜模型原子稳定性氢光谱实验卢瑟福的核式结构模型出现矛盾出现矛盾新理论针对原子核式结构模型提出围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些 的数值。探究一.玻尔原子理论的基本假设（三个重要假设）假说1：轨道量子化与定态电子在这些轨道上绕核的转动是( ),不产生电磁辐射分立稳定的17 原子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态．原子的不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也是 的探究一.玻尔原子理论的基本假设假说2：能量量子化定态：原子中具有确定能量的 ( )　量子数基态：能量( )的状态（离核最近）——基态激发态：其他的状态能级图123量子化量子化的能量值稳定状态最低18基态激发态跃迁( )光子（电子所受库仑力做正功减小电势能，原子的能量减少）( ) 光子光子的发射和吸收吸收辐射19针对原子光谱是线状谱提出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）探究一.玻尔原子理论的基本假设假说3：频率条件（跃迁假说）(多选)玻尔在他提出的原子模型中所作的假设有A.原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做变速运动，但不向外辐射能量B.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C.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D.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√√√电子轨道半径越大，电子绕核运动的动能越小.3.当电子的轨道半径增大时，库仑引力做负功，原子的电势能增大，反之，电势能减小.4.电子的轨道半径增大时，说明原子吸收了光子，从能量较低的轨道跃迁到了能量较高的轨道上.即电子轨道半径越大，原子的能量越大.氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中A.原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大B.原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小C.原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小D.原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大√(多选)光子的发射和吸收过程是A.原子从基态跃迁到激发态要放出光子，放出光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差B.原子不能从低能级向高能级跃迁C.原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级，放出光子后从较高能级跃迁到较低能级D.原子无论是吸收光子还是放出光子，吸收的光子或放出的光子的能量 恒等于始、末两个能级的能量差值√√玻尔理论对氢光谱的解释[导学探究]1.如图所示是氢原子的能级图，一群处于n＝4的激发态的氢原子向低能级跃迁时能辐射出多少种频率不同的光子？答案　氢原子能级跃迁图如图所示.从图中可以看出能辐射出6种频率不同的光子，它们分别是n＝4→n＝3，n＝4→n＝2，n＝4→n＝1z，n＝3→n＝2，n＝3→n＝1，n＝2→n＝1.氢原子的能量和能级变迁(1)能级和半径公式：①能级公式：En＝ (n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝ eV.②半径公式：rn＝ (n＝1,2,3，…)，其中r1为基态轨道半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m.－13.6n2r1 (多选)如图所示是氢原子的能级图，大量处于n＝4激发态的氢原子向低能级跃迁时，一共可以辐射出6种不同频率的光子，其中巴耳末系是指氢原子由高能级向n＝2能级跃迁时释放的光子，则A.6种光子中波长最长的是n＝4激发态跃迁到基态 时产生的B.6种光子中有2种属于巴耳末系C.使n＝4能级的氢原子电离至少要0.85 eV的能量D.若从n＝2能级跃迁到基态释放的光子能使某金 属板发生光电效应，则从n＝3能级跃迁到n＝2能 级释放的光子也一定能使该板发生光电效应√√氢原子跃迁规律的应用2.使原子能级跃迁的两种粒子——光子与实物粒子：(1)原子若是吸收光子的能量而被激发，则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部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于等于两能级的能量差值，就可使原子发生能级跃迁.3.原子跃迁时需要注意的两个问题(1)注意一群原子和一个原子：氢原子核外只有一个电子，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，但是如果有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现.(2)注意跃迁与电离：hν＝Em－En只适用于光子和原子作用使原子在各定态之间跃迁的情况，对于光子和原子作用使原子电离的情况，则不受此条件的限制.如基态氢原子的电离能为13.6 eV，只要大于或等于13.6 eV的光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大. (多选)氢原子能级图如图所示，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是A.氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的 波长大于656 nmB.用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃 迁到n＝2的能级C.一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最 多产生3种谱线D.用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n＝ 2跃迁到n＝3的能级√√已知氢原子基态能量为－13.6 eV，下列说法中正确的有A.用波长为600 nm的光照射时，可使稳定的氢原子电离B.用光子能量为10.2 eV的光照射时，可能使处于基态的氢原子电离C.氢原子可能向外辐射出11 eV的光子D.氢原子可能吸收能量为1.89 eV的光子√