氫原子光譜和玻爾的原子模型+高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊(cè)

4.4氫原子光譜

和

玻爾的原子模型把食鹽放在火中灼燒，會(huì)發(fā)出黃色的光。食鹽為什么發(fā)黃光而不發(fā)其他顏色的光呢?發(fā)出的黃光是鈉原子能級(jí)躍遷造成的。焰色反應(yīng)，鈉離子燃燒火焰為黃色，每種金屬離子有不同的顏色。P84光譜的形成P84P85發(fā)射的線狀譜、吸收光譜均可

光譜發(fā)射光譜定義：由發(fā)光體直接產(chǎn)生的光譜連續(xù)譜:熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)光形成線狀譜:（原子光譜）稀薄氣體或金屬蒸氣發(fā)光形成的光譜,一些不連續(xù)的明線組成，不同元素的線狀譜不同吸收光譜定義：連續(xù)光譜中某些波長(zhǎng)的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜產(chǎn)生條件：熾熱的白光通過溫度較白光低的氣體后，再色散形成的光譜形式：連續(xù)光譜背景上出現(xiàn)一些暗線（與特征譜線相對(duì)應(yīng)）（明線光譜）氫的發(fā)射光譜氫的吸收光譜太陽(yáng)光譜是吸收光譜，有暗線原子為什么會(huì)發(fā)光呢？P85氫原子的光譜(可見光)P85

盧瑟福原子核式模型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)。但是，經(jīng)典物理學(xué)既無法解釋原子的穩(wěn)定性，又無法解釋原子光譜的分立特征。原子不可割湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子湯姆孫的棗糕模型α粒子散射實(shí)驗(yàn)盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型否定建立否定建立完美？經(jīng)典理論的困難核外電子繞核運(yùn)動(dòng)輻射電磁波（能量減少）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，連續(xù)光譜事實(shí)上：原子是穩(wěn)定的輻射電磁波頻率只是某些確定值，線狀譜經(jīng)典理論無法解釋原子的穩(wěn)定性和光譜的分立性（變化的電磁場(chǎng)）P85-86①②普朗克黑體輻射的量子論愛因斯坦的光量子論玻爾原子結(jié)構(gòu)假說P86

假說1：軌道半徑：rn=n2r1(r1

=0.53×10-l0

m)+rnn=1n=2n=3v-n=4n=∞P87+rnn=1n=2n=3v-n=4n=∞內(nèi)層軌道能量低P87E４12345E１E３E２E５E∞低能級(jí)（Em）吸收光子克服庫(kù)侖引力做功，原子能量增加高能級(jí)（En）輻射光子，原子能量減少P87+mn-n=1n=2n=3E3基激激

量子數(shù)能級(jí)圖軌道與能級(jí)相對(duì)應(yīng)E４12345E１E３E２E５E∞E1E2第1激發(fā)態(tài)基態(tài)電子軌道圖

注意：En=Ek+EP隨著r增大：En

=Ek+EP氫原子能級(jí)圖P88巴爾末系n=6n=5n=4n=1n=3n=2(巴爾末系)HδHγHβHα

解釋巴耳末公式:

賴曼系巴爾末系帕邢系布喇開系P88玻爾理論還能很好地解釋甚至預(yù)言氫原子其他譜線系大量氫原子處于

n=4

的激發(fā)態(tài)，最多可輻射出多少種不同頻率的光？思考與討論處于激發(fā)態(tài)的原子不穩(wěn)定，自發(fā)地向較低能級(jí)躍遷，經(jīng)過一次（直接躍遷）或幾次（間接躍遷）躍遷到達(dá)基態(tài)。6種E４12345E１E３E２E５E∞大量處于n=3能級(jí)的氫原子最多能輻射出幾種光？大量處于n=4能級(jí)的氫原子最多能輻射出幾種光？3種6種氫原子能級(jí)圖大量氫原子處于n能級(jí)：大量處于n=5能級(jí)的氫原子最多能輻射出幾種光？10種一個(gè)氫原子躍遷和一群氫原子躍遷的區(qū)別大量氫原子躍遷：①確定氫原子所處能級(jí)n②輻射多少種不同頻率的光子：③hν＝Em－En(m>n)，計(jì)算各種光子的頻率.一個(gè)處于n能級(jí)的氫原子：n-1種

處于基態(tài)的原子非常穩(wěn)定。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)。當(dāng)氣體放電管中的氣體導(dǎo)電時(shí)，其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)，之后自發(fā)躍遷到基態(tài)并發(fā)光，這就是氣體導(dǎo)電發(fā)光的機(jī)理。P88P89自發(fā)躍遷（原子發(fā)光）氫原子光譜的不連續(xù)性(線狀譜)原因:P89P89根據(jù)量子力學(xué)，原子中電子的坐標(biāo)沒有確定的值。因此，我們只能說某時(shí)刻電子在某點(diǎn)附近單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率是多少，而不能把電子的運(yùn)動(dòng)看成一個(gè)具有確定坐標(biāo)的質(zhì)點(diǎn)的軌道運(yùn)動(dòng)。當(dāng)原子處于不同的狀態(tài)時(shí)，電子在各處出現(xiàn)的概率是不一樣的。如果用疏密不同的點(diǎn)子表示電子在各個(gè)位置出現(xiàn)的概率，畫出圖來就像云霧一樣，人們形象地把它叫作電子云。P90①由低能級(jí)到高能級(jí)②吸收能量光照射：自發(fā)躍遷與受激躍遷的比較①由高能級(jí)到低能級(jí)②以發(fā)出光子的形式釋放能量(發(fā)光)：hν＝E初－E末.③大量n能級(jí)：(1)自發(fā)躍遷：（放能/光）(2)受激躍遷：（吸能/光）實(shí)物粒子碰撞：①hv＜13.6ev的光子入射光子能量=

兩個(gè)能級(jí)差②

hv

≥13.6ev的光子（吸收光子發(fā)生電離）入射粒子能量大于兩個(gè)能級(jí)差即可吸收全吸收或不吸收全吸收或部分吸收電離：電子獲得能量脫離原子核束縛成為自由電子（n＝∞）的現(xiàn)象。電離能：氫原子從某一狀態(tài)躍遷到n＝∞時(shí)所需吸收的能量

電離能大小=

氫原子處于各定態(tài)時(shí)的能級(jí)值的絕對(duì)值電子從低能級(jí)（如基態(tài)）向高能級(jí)（如第一激發(fā)態(tài)）躍遷時(shí)，需要吸收能量,若給它10.1eV的能量，電子能否發(fā)生躍遷？

10.4eV呢？不能若給它大于13.6eV的能量呢？原子能吸收，但吸收后原子發(fā)生電離不能從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷（自發(fā)躍遷）從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷（受激躍遷）復(fù)合光被原子吸收了特定波長(zhǎng)的光子后，連續(xù)光譜中這些波長(zhǎng)的位置上便出現(xiàn)了暗線，這樣的光譜叫做吸收光譜。氫原子光譜和玻爾的原子模型目標(biāo)一光譜目標(biāo)二氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律目標(biāo)三玻爾原子理論的基本假設(shè)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，獲得波長(zhǎng)(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄．2．分類3．特征譜線：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：光譜分析(1)連續(xù)譜(2)線狀譜規(guī)律經(jīng)典理論的困難：既無法解釋原子的穩(wěn)定性，又無法解釋原子光譜的分立線狀譜．以簡(jiǎn)潔的形式反映了氫原子的線狀光譜的特征．1．軌道量子化2．定態(tài)3．頻率條件玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋氫原子能級(jí)躍遷目標(biāo)一玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋目標(biāo)二能級(jí)躍遷的幾種情況的對(duì)比1.解釋氫原子能級(jí)圖2.解