【课件】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

4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型1.汤姆孙通过阴极射线管，发现了电子并提出原子的结构模型—“西瓜模型”或“枣糕模型”。知识回顾2.卢瑟福通过观察α粒子散射实验提出核式结构模型，并提到了电子在原子核周围运动。那电子在原子核周围怎么运动呢？如又何研究？3.许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的重要途径。光谱1.定义：用棱镜或光栅可以把光按波长（频率）展开，获得波长（频率）和强度分布的记录即光谱。三棱镜一、光谱2.分类：（1）发射光谱（2）吸收光谱①连续谱②线状谱炽热的固体、液体及高压气体。3.发射光谱：（1）连续谱①定义：②产生：物体发光直接产生的光谱。由连续分布的含一切波长的光组成的光谱。（如白炽灯丝、烛焰、炽热的钢水发出的光）(2)线状谱只含一些不连续亮线的光谱。各种原子发射的光谱。①定义：②产生：稀薄气体或金属蒸汽。③不同的原子发射的线状谱不同，每种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光，这些亮线称为原子特征谱线。连续谱④利用它来鉴别物质和确定组成成分。此法称为光谱分析。线状谱（2）特点：连续谱上出现的暗线。太阳光谱是吸收光谱（1）定义：高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱。4.吸收光谱H氢原子的线状谱和吸收光谱同一种原子的吸收光谱的暗线和线状谱的明线一一对应，所以线状分立的暗线也称为原子特征谱线，也可做光谱分析钠原子的线状谱和吸收光谱1885年,巴耳末对当时已知的,在可见光区的4条谱线作了分析,发现这些谱线的波长可以用一个公式表示：①每一个n值分别对应一条谱线。②n只能取正整数3，4，5······说明了原子光谱的分立特性（线状谱）氢光谱在红外和紫光区的谱线也满足类似的关系式二、氢原子光谱的实验规律1.

(多选)关于线状谱，下列说法中正确的是(

)A．每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同B．每种原子处在不同的物质中的线状谱相同C．每种原子在任何条件下发光的线状谱都相同D．两种不同的原子发光的线状谱可能相同BC2.巴耳末通过对氢光谱的研究总结出巴耳末公式

(n＝3,4,5，…)．对此，下列说法正确的是(

)A．巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式B．巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性C．巴耳末依据氢光谱的分析总结出巴耳末公式D．巴耳末公式准确反映了氢原子发光的实际现象，其波长的分立值是人为规定的C电子绕核运动将不断向外辐射电磁波，电子损失了能量，其轨道半径不断缩小，最终落在原子核上,而使原子变得不稳定。++经典理论认为事实原子是稳定的。三、经典理论的困难电子轨道变化是连续的，辐射电磁波的频率等于绕核运动的频率,连续变化,原子光谱应该是连续光谱经典理论认为事实原子光谱是线状谱三、经典理论的困难轨道量子化：电子轨道半径只能是某些分立的数值；定态：电子在不同轨道上运动时原子都是稳定的，不向外辐射能量。四、波尔原子理论的基本假设假设1：轨道量子化与定态能量量子化：电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态，具有不同的能量，这些能量是量子化的，所以叫能级。电子在最内层的轨道运动时，原子具有的能量最低，叫基态，其它的状态叫激发态。123E412345E1E3E2E5E∞n基态激发态

原子从一种定态（Em

）跃迁到另一种定态（En）时，它辐射(或吸收)一定频率的光子，光子能量由它们的能级差决定这个式子称频率条件（又称辐射条件）(1)若m＞n，高能级→低能级，电子半径减小，电势能减小，动能增大，辐射光子，原子能量减小。四、波尔原子理论的基本假设假设2：频率条件(2)若m＜n，低能级→高能级，电子半径增大，电势能增加，动能减小，吸收光子，原子能量增加。氢原子能级图原子能量包括电子动能、电子与原子核这个系统的电势能。处于激发态的原子会自发地向低能级跃迁，放出光子，最终回到基态。激发态的原子能量：五、波尔理论对氢光谱的解释原子处于基态时最稳定，氢原子基态能量为123氢原子能级图五、波尔理论对氢光谱的解释1.大量原子从能级n向下跃迁到基态时的最多辐射的谱线条数为N2.一个原子从能级n向下跃迁到基态时的最多

辐射的线条数为N3.原子从高能级向低能级跃迁时____光子，

轨道半径____，库仑力_______，电势能____，

电子动能______，原子能量____。

辐射减小增加做正功减小减小4.要使核外电子从低能级跃迁到高能级：（1）用光子照射核外电子：

光子的能量必须等于两个能级的能量差，否则不被吸收。（2）用实物粒子（如电子）碰撞核外电子：五、波尔理论对氢光谱的解释只要实物粒子的能量大于或等于两能级之差即可，多余能量会保留在实物粒子中，原子能吸收实物粒子的部分动能。5.使核外电子跃迁到n=∞时，称为电离。所需能量称为电离能。处于能级n的原子电离能为-En

五、波尔理论对氢光谱的解释（1）吸收光子能量hν>-En解释光电效应现象：当入射光子的能量大于或等于金属的电离能(即逸出功W0）时，才能产生光电效应。光子多出的能量就是光电子的最大初动能EK。刚好产生光电效应的频率就是极限频率。3.对于基态氢原子，下列说法中正确的是A．它能吸收10.2eV的光子B．它能吸收11eV的光子C．它能吸收14eV的光子D．它能吸收具有11eV动能的电子的部分动能答案：ACD4.氢原子能级跃迁如图所示，由图求：(1)如果用能量为12.75eV的光照射一群处于基态的氢原子，可放出几种光子？(2)如果有一个氢原子处于n＝4的能级，在原子回到基态时，最多可放出几种光子？(3)如果用动能为11eV的外来电子去撞击处于基态的氢原子，可使氢原子激发到哪一个能级上？(4)如果用能量为11eV的外来光去激发处于基态的氢原子，结果又如何？（1）基态的氢原子被激发到n=4能级，

可放出的光子种类为：（2）最多可放出的光子种类为：N=n-1=3氢原子能级跃迁如图所示，由图求：(3)如果用动能为11eV的外来电子去撞击处于基态的氢原子，可使氢原子激发到哪一个能级上？氢原子从n＝1的能级激发到n＝2的能级时所需吸收的能量

ΔE21＝E2－E1＝－3.4eV－(－13.6eV)＝10.2eV，氢原子从n＝1的能级激发到n＝3的能级，那么所需吸收的能量为ΔE31＝E3－E1＝－1.51eV－(－13.6eV)＝12.09eV，因为外来电子的能量E电＝11eV，ΔE21<E电<ΔE31，所以具有11eV能量的外来电子，只能使处于基态的氢原子激发到n＝2的能级，这时外来电子剩余的动能为：E外－ΔE21＝(11－10.2)eV＝0.8eV.氢原子能级跃迁如图所示，由图求：(4)如果用能量为11eV的外来光去激发处于基态的氢原子，结果又如何？（4）外来光子的能量不等于基态和任一激发态间的能量差，不能被氢原子所吸收，氢原子也不能从基态激发到任一激发态．5.用能量为12.30eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，则受到光的照射后下列关于氢原子跃迁说法正确的是(

)A．电子能跃迁到n＝2的能级上去B．电子能跃迁到n＝3的能级上去C．电子能跃迁到n＝4的能级上去D．电子不能跃迁到其他能级上去D6.(多选)如图所示为氢原子的能级图，A、B、C分别表示电子在三种不同能级跃迁时放出的光子，其中(

)A．频率最大的是B

B．波长最长的是CC．频率最大的是A

D．波长最长的是BAB问：三者什么关系？7.氢原子部分能级的示意图如图所示，不同色光的光子能量如下表所示.处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为(

)A．红、蓝—靛 B．黄、绿C．红、紫

D．蓝—靛、紫色光光子红橙黄绿蓝—靛紫光子能量范围(eV)1.61～2.002.00～2.072.07～2.142.14～2.532.53～2.762.76～3.10A8.(多选)根据玻尔理论，氢原子中量子数n越大(

)A．电子的轨道半径越大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ACD五、玻尔理论对氢光谱的解释1.很好地解释巴耳末系谱线即氢原子从高能级向第2能级跃迁时产生的光谱。其他还有：赖曼系、帕邢系等。2.很好地解释光谱的不连续性，原子发光的能量是等于能级差。因此原子发光谱是一些分立的亮线。六、玻尔理论的局限性1.保留了经典粒子的观念，仍把电子的运动看作经典力学描述下的轨道运动。2.对复杂一点的原子(如氦原子)，玻尔理论就无