4.4 （課件）氫原子光譜和玻爾的原子模型-2021-2022學年高二物理備課 課件+導學案（人教版2019選擇性必修第三冊）

4.4氫原子光譜和玻爾的原子模型單擊此處添加副標題一、光譜1.光譜：用棱鏡或光柵可以把物質發(fā)出的光按波長（頻率）展開，獲得波長（頻率）和強度分布的記錄，即光譜。一、光譜（1）有些光譜是一條條的亮線，叫作譜線，這樣的光譜叫作線狀譜。（2）有的光譜看起來不是一條條分立的譜線，而是連在一起的光帶，叫作連續(xù)譜。2.氣體中中性原子的發(fā)光光譜都是線狀譜，說明原子只發(fā)出幾種特定頻率的光。不同原子的亮線位置不同，說明不同原子的發(fā)光頻率是不一樣的，因此，這些亮線稱為原子的特征譜線。既然每種原子都有自己的特征譜線，我們就可以利用它來鑒別物質和確定物質的組成成分。這種方法稱為光譜分析。一、光譜二、氫原子光譜的實驗規(guī)律氫原子是最簡單的原子，其光譜也最簡單。巴耳末公式：

里德伯常量

式中的n只能取整數，它確定的這一組譜線稱為巴耳末系。三、經典理論的困難矛盾一：無法解釋原子的穩(wěn)定性矛盾二：無法解釋原子光譜的分立性核外電子繞核運動輻射電磁波事實上：原子是穩(wěn)定的事實上：輻射電磁波頻率只是某些確定值電子軌道半徑連續(xù)變小原子不穩(wěn)定輻射電磁波頻率連續(xù)變化四、玻爾原子理論的基本假設假說1：軌道量子化針對原子核式結構模型提出圍繞原子核運動的電子軌道半徑只能是某些分立的數值。且電子在這些軌道上繞核的轉動是穩(wěn)定的，不產生電磁輻射，也就是說，電子的軌道是量子化的。四、玻爾原子理論的基本假設假說2：定態(tài)（能級）假說針對原子的穩(wěn)定性提出電子在不同的軌道上運動，原子處于不同的狀態(tài)。根據玻爾理論，電子只能在特定軌道上運動，因此，原子的能量也只能取一系列特定的值。這些量子化的能量值叫作能級。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)叫作基態(tài)，其他的狀態(tài)叫作激發(fā)態(tài)。四、玻爾原子理論的基本假設能級：量子化的能量值。定態(tài)：原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)?；鶓B(tài)：能量最低的狀態(tài)（離核最近）。激發(fā)態(tài)：其他的狀態(tài)。123假說2：定態(tài)（能級）假說針對原子的穩(wěn)定性提出E412345E1E3E2E5E∞n基態(tài)激發(fā)態(tài)四、玻爾原子理論的基本假設假說3：頻率條件（躍遷假說）針對原子光譜是線狀譜提出E412345E1E3E2E5E∞n基態(tài)激發(fā)態(tài)

當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，會放出能量為hv的光子（h是普朗克常量），這個光子的能量由前后兩個能級的能量差決定，即五、玻爾理論對氫光譜的解釋1.根據玻爾理論推導出巴耳末公式，并從理論上算出里德伯常量的值。這樣得到的結果與實驗值符合得很好。2.玻爾理論也能很好地解釋甚至預言氫原子的其他譜線系，即氫原子從高能級向m＝1，3，4，5能級躍遷，也會產生相應的光譜。它們也都被實驗觀測到了，分別稱為賴曼系、帕邢系、布喇開系等。五、玻爾理論對氫光譜的解釋3.原子從較高的能級向低能級躍遷時放出的光子的能量等于前后兩個能級之差。由于原子的能級是分立的，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。4.由于不同的原子具有不同的結構，能級各不相同，因此輻射（或吸收）的光子頻率也不相同。這就是不同元素的原子具有不同的特征譜線的原因。六、玻爾理論的局限性1.玻爾理論的不足之處在于保留了經典粒子的觀念，仍然把電子的運動看作經典力學描述下的軌道運動。2.玻爾理論成功地解釋了氫原子光譜的實驗規(guī)律。但對于稍微復雜一點的原子如氦原子，玻爾理論就無法解釋它的光譜現象。1．下列說法正確的是（）A．燒紅的煤塊和白熾燈發(fā)光產生的光譜都是連續(xù)光譜B．生活中試電筆內氖管和霓虹燈發(fā)光產生的光譜都是連續(xù)光譜C．用光譜管觀察酒精燈火焰上鈉鹽的光譜可以看到鈉的連續(xù)譜D．神舟七號飛船內的三名宇航員在繞著地球飛行中能夠觀察到太陽的連續(xù)譜A2．如圖甲所示的a、b、c、d為四種元素的特征譜線，圖乙是某礦物的線狀譜，通過光譜分析可以確定該礦物中缺少的元素為（）A．a元素 B．b元素 C．c元素 D．d元素B3．根據玻爾模型，原子中電子繞核運轉的半徑（）A．可以取任意值 B．可以在某一范圍內取任意值C．可以取一系列不連續(xù)的任意值 D．是一系列不連續(xù)的特定值D4．用能量為12.75eV的光子去激發(fā)處于基態(tài)的一群氫原子，受激發(fā)后的氫原子向低能級躍遷時可以放出幾種頻率的光子（）A．12種 B．6種 C．5種 D．3種B5．關于玻爾理論的局限性，下列說法中正確的是（）A．玻爾的原子模型與原子的核式結構模型本質上是完全一致的B．玻爾理論的局限性是保留了過多的經典物理理論C．玻爾理論的局限性在于提出了定態(tài)和能級之間躍遷的概念D．玻爾第一次將量子觀念引入原子領域，是使玻爾理論陷入局限性的根本原因B6．對原子光譜，下列說法正確的是（）A．原子光譜是不連續(xù)的B．原子光譜是連續(xù)的C．由于原子都是由原子核和電子組成的，所以各種原子的原子光譜是相同的D．各種原子的原子結構不同，所以各種原子的原子光譜也不相同AD7．如圖所示是氫原子的能級圖，大量處于n＝5激發(fā)態(tài)的氫原子向低能級躍遷時，一共可以輻射出10種不同頻率的光子，其中萊曼系是指氫原子由高能級向n＝1能級躍遷時釋放的光子，則（