《物理》下冊第三節(jié)-原子和原子光譜課件

1、 原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子的中心有一個半徑約為10-14m的原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在原子核外半徑約為10-10m的區(qū)域內(nèi)運(yùn)動。 二、原子光譜 用來觀察氣體的發(fā)射光譜的光譜管。每支玻璃管兩端均裝有電極，管內(nèi)抽真空至10-3Pa后，分別充進(jìn)氫、氮、氧、二氧化碳、氖和氬等氣體，為了增強(qiáng)氣體的發(fā)光亮度，管的中部制成窄的管道。 將感應(yīng)圈或高壓電源的一端接在與底座相連的電極上，另一端通過導(dǎo)線接在帶絕緣柄的金屬導(dǎo)桿上。實(shí)驗(yàn)時，用導(dǎo)桿任意與一支光譜管的頂部電極相接，使此管內(nèi)氣體產(chǎn)生輝光放電。656.47/nm486.27434.17410.29397.12Hd

2、HbHgHaHe氫原子光譜照片 氫原子光譜示意圖 各種原子的氣體發(fā)光的光譜是不連續(xù)的，分立的幾條亮線，這種光譜叫原子光譜 從盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型出發(fā)，當(dāng)電子繞核旋轉(zhuǎn)作加速運(yùn)動，電子將不斷向四周輻射電磁波，它的能量不斷減小，軌道及轉(zhuǎn)動頻率也不斷變化，輻射原子光譜應(yīng)該是連續(xù)的光譜。但是實(shí)驗(yàn)測得原子光譜是不連續(xù)的譜線，理論與實(shí)驗(yàn)不符，盧瑟福原子核式模型無法解釋氫原子光譜的規(guī)律。 理論與實(shí)驗(yàn)規(guī)律的矛盾三、玻爾的原子理論 1定態(tài)假設(shè) 原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)之中，在這些狀態(tài)中能量是穩(wěn)定的，這些狀態(tài)叫定態(tài)。 2原子輻射（吸收）能量的假設(shè) 當(dāng)原子從能量為E2的定態(tài)躍遷到能量為E1的定態(tài)時，它要

3、輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定。hn=E2- E1 3電子運(yùn)動軌道是量子化的假設(shè) 電子可能運(yùn)動的軌道是不連續(xù)的，稱軌道是量子化的。rn=n2r1 r1是離核最近的第一可能軌道（n=1，2，3 ）r1=0.5310-10 m氫原子中電子的各個可能軌道的半徑 r n4氫原子的大小例：當(dāng)n=2， r2=22 r12.1210-10 m 其他軌道的大小由上式?jīng)Q定。四、能級 1能級 原子在各個狀態(tài)對應(yīng)的能量是不連續(xù)的，這些能量值稱為原子的能級。氫原子的在各能級對應(yīng)的能量為En=E1/n2 n=1，2，3 n叫做各狀態(tài)的量子數(shù)。 2基態(tài) 能量最低的狀態(tài)叫做基態(tài) 。 3激發(fā)態(tài)

4、能量較高的狀態(tài)叫做激發(fā)態(tài) 。 當(dāng)n =1 則E1= -13.6eV；當(dāng)n =2， E2= -3.4eV； 12345En0eV-0.54-0.85-1.51-3.4-13.6氫原子的能級圖 五、光子的發(fā)射和吸收 1原子發(fā)光 原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過程，是輻射能量的過程，這個能量以光子的形式輻射出去。 3玻爾理論的局限性 2原子發(fā)光的頻率與能級的關(guān)系hn =E2-E1 原子在兩個能級Em和En (mn) 間躍遷時發(fā)射的光子的頻率n 由下式?jīng)Q定 玻爾理論很好地解釋了氫原子光譜的規(guī)律性，按照玻爾理論計(jì)算得到的氫原子光譜中譜線的位置和實(shí)際觀測符合得很好，玻爾理論中的量子數(shù)、定態(tài)、

5、能級和能級躍遷等概念，對研究微觀領(lǐng)域的原子行為以及量子力學(xué)的建立，起到了重要作用。但玻爾理論只是半經(jīng)典半量子的理論，對結(jié)構(gòu)稍微復(fù)雜一些的原子光譜的規(guī)律便不能解釋，有很大的局限性。六、氫原子中的電子云 電子云 用疏密不同的點(diǎn)表示電子在各個位置出現(xiàn)的概率，畫出圖來，就像云霧一樣，形象地稱做電子云。 氫原子處于n=1、n=2、n=3能級時的電子云 n=1n=2n=3七、光譜和光譜分析 1連續(xù)光譜 連續(xù)分布的包含有從紅光到紫光各種色光的光譜叫做連續(xù)光譜。 2明線光譜 只含有一些不連續(xù)的亮線的光譜叫做明線光譜，譜線：明線光譜中的亮線叫譜線。 原子光譜：明線光譜是由原子發(fā)射的，所以也叫原子光譜。 原子的特

6、征譜線：每種原子只能發(fā)出具有本身特征的某些波長的光，因此明線光譜的譜線也叫原子的特征譜線。連續(xù)光譜太陽周圍大氣層中幾十種元素的吸收光譜 3吸收光譜高溫物體發(fā)出白光，通過物質(zhì)時，某些波長的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜。 特點(diǎn) 各種原子的吸收光譜中的每一條暗線，都跟該種原子的明線光譜中的一條明線相對應(yīng)。 Na的明線光譜Na的吸收光譜 4光譜分析 由于每種原子都有自已的特征譜線，根據(jù)原子光譜來鑒別物質(zhì)和確定它的化學(xué)組成的方法叫做光譜分析。 優(yōu)點(diǎn) 非常靈敏而且迅速。 應(yīng)用 如煉鋼廠利用光譜分析快速分析鋼水的成分；實(shí)驗(yàn)室利用光譜分析測定微量元素；天文學(xué)利用光譜分析研究天體的化學(xué)成分和運(yùn)動，19世紀(jì)初，人們就是通過研究太陽光譜才確定了太陽的元素組成。