2021-2022学年高二物理竞赛课件：氢原子光谱和玻尔理论

1、氢原子光谱和玻尔理论 1900年普朗克为了克服经典理论解释黑体辐射规律的困难，引入了能量子概念，为量子力学的建立奠下了基石。1905年爱因斯坦针对光电效应实验与经典理论的矛盾，提出了光量子假设，为量子理论的发展打开了局面。1913年玻尔为了克服经典理论解释氢原子光谱实验规律的困难提出了原子的量子理论。-玻尔理论。除了黑体辐射、光电效应及康普顿散射外，经典物理还在原子的结构和原子光谱的谱线规律上，遇到重大困难。1897年，人们发现了电子，并从实验中知道，电子是所有原子的基本组成部分。在这之后，物理学的中心问题就是探索原子内部的奥秘。原子发光是重要的原子现象之一，对原子光谱的研究是了解原子内部结构

2、的重要手段之一。01 原子结构经典理论 汤姆孙(J.J.Thomson)1898年提出1 汤姆孙原子模型(西瓜模型)原子为半径约10-10m的球体带正电的物质均匀地分布于球体内电子镶嵌在球内一个个同心环上定性解释了元素的周期性和光辐射不能解释大量不同频率的氢原子光谱电子在平衡位置上作简谐振动，并产生发射电磁辐射 复习实验结果绝大多数的粒子沿着原来方向前进少数粒子发生较大偏转极少数偏转超过90度个别几乎达到180度汤姆生通过阴极射线管，发现了电子并测出其荷质比。2 卢瑟福原子模型1911年卢瑟福 原子行星模型有核原子模型 原子质量几乎全部集中 在很小的核心区域_原子核电子在核外绕核作轨道运动原子

3、核带正电，电子带负电 电子加速运动向外发射电磁波能量减小使电子落在原子核上 ! !发射电磁波导致电子的能量减小原子很稳定啊！02 原子结构的探索 卢瑟福原子有核模型： 原子的中心是原子核，几乎占有原子的全部质量，集中了原子中全部的正电荷。 电子绕原子核旋转。 原子核的体积比原子的体积小得多。原子半径10-10m，原子核半径10-14 10-15m 关于原子的结构，人们提出各种不同的模型，经公认的是1911年卢瑟福在 粒子散射实验基础上提出的核式结构，即原子是由带正电的原子核和核外作轨道运动的电子组成。 原子核式结构模型的建立，只肯定了原子核的存在，但还不知道原子核外电子的情况。早在17世纪，牛

4、顿就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19世纪80年代，光谱学的发展，使人们意识到光谱规律实质是显示了原子内在的机理。 光谱是电磁辐射（不论是在可见光区域还是在不可见光区域）的波长成分和强度分布的记录。有时只是波长成分的记录。 光谱可分为三类：线状光谱，带状光谱，连续光谱。连续光谱是固体加热时发出的，带状光谱是分子所发出的，而线状光谱是原子所发出的。 每一种元素都有它自己特有的光谱线，原子谱线“携带”着大量有关原子内部结构或原子能态变化特色的“信息”。 通过研究光谱，就可以研究原子内部的结构，并通过原子光谱的实验数据来检验原子理论的正确性。光谱分析的应用记录原子光谱原理示意图氢放电管23 kV光阑全息干板 三棱镜（或光栅）光 源气体放电管：玻璃管中的稀薄气体的分子在强电场的作用下会电离，成为自由移动的正负电荷，于是气体变成导体，导电时会发光。这样的装