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

4.4氫原子光譜

和

玻爾的原子模型把食鹽放在火中灼燒，會發(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躍遷造成的。焰色反應，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（與特征譜線相對應）（明線光譜）氫的發(fā)射光譜氫的吸收光譜太陽光譜是吸收光譜，有暗線原子為什么會發(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

粒子散射實驗。但是，經(jīng)典物理學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粒子散射實驗盧瑟福的核式結(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動輻射電磁波（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）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（Em）吸收光子克服庫侖引力做功，原子能量增加高能級（En）輻射光子，原子能量減少P87+mn-n=1n=2n=3E3基激激

量子數(shù)能級圖軌道與能級相對應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)地向較低能級躍遷，經(jīng)過一次（直接躍遷）或幾次（間接躍遷）躍遷到達基態(tài)。6種E４12345E１E３E２E５E∞大量處于n=3能級的氫原子最多能輻射出幾種光？大量處于n=4能級的氫原子最多能輻射出幾種光？3種6種氫原子能級圖大量氫原子處于n能級：大量處于n=5能級的氫原子最多能輻射出幾種光？10種一個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n②輻射多少種不同頻率的光子：③hν＝Em－En(m>n)，計算各種光子的頻率.一個處于n能級的氫原子：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，會自發(fā)地向能量較低的能級躍遷，放出光子，最終回到基態(tài)。當氣體放電管中的氣體導電時，其中的原子受到高速運動的電子的撞擊，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，這就是氣體導電發(fā)光的機理。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，原子中電子的坐標沒有確定的值。因此，我們只能說某時刻電子在某點附近單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率是多少，而不能把電子的運動看成一個具有確定坐標的質(zhì)點的軌道運動。當原子處于不同的狀態(tài)時，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子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，人們形象地把它叫作電子云。P90①由低能級到高能級②吸收能量光照射：自發(fā)躍遷與受激躍遷的比較①由高能級到低能級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：(1)自發(fā)躍遷：（放能/光）(2)受激躍遷：（吸能/光）實物粒子碰撞：①hv＜13.6ev的光子入射光子能量=

兩個能級差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能級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＝∞時所需吸收的能量

電離能大小=

氫原子處于各定態(tài)時的能級值的絕對值電子從低能級（如基態(tài)）向高能級（如第一激發(fā)態(tài)）躍遷時，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向低能級躍遷（自發(fā)躍遷）從低能級向高能級躍遷（受激躍遷）復合光被原子吸收了特定波長的光子后，連續(xù)光譜中這些波長的位置上便出現(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一光譜目標二氫原子光譜的實驗規(guī)律目標三玻爾原子理論的基本假設1．定義：用棱鏡或光柵把物質(zhì)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．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氫光譜的解釋氫原子能級躍遷目標一玻爾理論對氫光譜的解釋目標二能級躍遷的幾種情況的對比1.解釋氫原子能級圖2.解