4.4氢原子光谱和波尔的原子模型 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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横县百合完全中学韦衍虎182761435374.4 氢原子光谱和波尔的原子模型问题导入 把食盐放在火中灼烧，会发出黄色的光。食盐为什么发黄光而不发其他颜色的光呢? α粒子散射的实验使我们知道原子具有核式结构，但电子在原子核的周围怎样运动?这些还要通过其他事实才能认识。一、光谱1.光谱：用棱镜或光栅可以把物质发出的光按波长展开，获得波长和强度分布的记录。2.光谱的分类②线状谱：光谱是一条条分立的亮线。①连续谱：光谱是连在一起的光带。（气体）3.特征谱线：每种原子只能发出具有本身特征的某些频率的光4.光谱分析：鉴别物质和确定物质的组成成分，发现新元素含量达到10-13kg就可以检测越王剑二、氢原子光谱的实验规律光谱的结果显示氢原子只能发出一系列特定波长的光测出氢原子光谱的谱线位置之后，那么它有什么规律呢？可见光区谱线规律——巴尔末公式n=3、4、5...里德伯常量：②n只能取正整数3,4,5…,不能取连续值，反映了氢原子光谱波长的分立特征（线状谱）。n的两层含义：①每一个n值分别对应一条谱线。三、经典理论的困难核外电子绕核运动事实上：原子是稳定的辐射电磁波频率只是某些确定值经典理论无法解释原子的稳定性和光谱的分立性（变化的电磁场）四、波尔原子理论的基本假设1.轨道量子化②电子在轨道绕核转动是稳定的，不产生电磁辐射轨道量子化：+rnvn=1n=2n=3-①绕核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值氢原子：rn=n2r1,n=1、2、3r1=0.053nm2.定态（能量量子化） 当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，于是就具有不同的能量。①能级：各轨道上量子化的能量②定态：原子中具有确定能量的稳定状态基态：能量最低的状态(离核最近)激发态：其他的能量状态氢原子：E1=-13.6eVn=1、2、3E3E1E2基激激3.频率条件 原子系统的变化只能是从一个稳定态，完全跃迁到另一个稳定态。低能级（Em）电子吸收光子克服库仑引力做功，原子能量增加高能级（En）电子辐射光子，原子能量减少hv=En-Em(n>m)1.验证巴尔末公式五、玻尔理论对氢光谱的解释 根据波尔理论，氢原子核外只有一个电子，它绕原子核做圆周运动，轨道半径和能量都是分立的。+v-hv=E3-E2 因此，巴耳末公式代表的应该是电子从量子数分别为 n= 3，4，5，…的能级向量子数为2的能级跃迁时发出的光谱线。2.用图表示氢原子各能极n∞：电子脱离核束缚赖曼系巴尔末系帕邢系布喇开系波尔理论也能很好地解释甚至语言氢原子的其他谱系线。3.解释气体导电发光与特征谱线 气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，发生跃迁到激发态，放出光子，最终回到基态。能级分立→能量分立→分立的亮线 各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量各异。→特征谱线六、波尔理论的局限性 玻尔理论成功的解释并预言了氢原子辐射的电磁波的问题，但是也有它的局限性。②无法解释谱线的强度①复杂一点的原子，就无法解释它的光谱现象波尔原因： 保留了静电粒子的观念，仍然把电子的运动看做经典力学描述小的轨道运动。修正波尔理论必须彻底放弃经典概念，用电子云概念取代经典的轨道概念→建立量子力学汤姆孙发现电子汤姆孙的西瓜模型α 粒子散射实验卢瑟福的核式结构模型原子不可割汤姆孙的西瓜模型原子稳定性事实氢光谱实验卢瑟福的核式结构模型玻尔模型复杂（氦）原子光谱量子力学理论玻尔模型光谱分析 由基尔霍夫开创的光谱分析方法对鉴别化学元素有着巨大的意义。许多化学元素，像艳、物、铊、铜、镓，都是在实验室里通过光语分析发现的。 光谱分析还为深入原子世界打开了道路。近代原子物理学正是从原子光谱的研究中开始的。课堂练习例1：关于原子光谱，下列说法正确的是（ ）A.原子光谱是不连续的B.由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的C.各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同D.分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含有那些元素ACD课堂练习例2：关于波尔理论，下列说法正确的是（ ）A.原子的不同定态对应于电子沿不同的圆形轨道绕核运动B.当原子处于激发态时，原子向外辐射能量C.只有当原子处于基态时，原子才不向外辐射能量D.不论当原子处于何种定态，原子都不向外辐射能量AD课堂练习例3：如图所示为氢原子能级图。大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时发出不同频率的光。用这些光照射金属钙。已知金属钙的逸出功为3.20 eV。能够从金属钙的表面照射出光电子的光共有(　 　)A.2种 B.3种 C.4种 D.5种B课堂练习例4：如果大量氢原子处在n＝3的能级，会辐射出几种频率的光?其中波长最短的光是在哪两个能之间跃迁时发出的?能辐射3种频率的光。波长最短的光是从n=3的能级跃迁到n=1的能级时发出的光。解：课堂小结一、光谱1.光谱：用棱镜或光栅可以把物质发出的光按波长展开，获得波长和强度分布的记录。2.光谱的分类②线状谱：光谱是一条条分立的亮线。①连续谱：光谱是连在一起的光带。3.特征谱线：每种原子只能发出具有本身特征的某些频率的光4.光谱分析：鉴别物质和确定物质的组成成分，发现新元素二、氢原子光谱的实验规律可见光区谱线规律——巴尔末公式n=3、4、5...三、经典理论的困难经典理论无法解释原子的稳定性和光谱的分立性四、波尔原子理论的基本假设1.轨道量子化②电子在轨道绕核转动是稳定的，不产生电磁辐射①绕核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值rn=n2r1,n=1、2、32.定态（能量量子化）基态：能量最低的状态(离核最近)激发态：其他的能量状态E1=-13.6eVn=1、2、33.频率条件hv=En-Em(n>m)五、玻尔理论对氢光谱的解释1.验证巴尔末公式2.用图表示氢原子各能极3.解释气体导电发光与特征谱线六、波尔理论的局限性无法解释复杂原子的光谱，原因是没有抛弃经典理论