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)

氫原子光譜和玻爾的原子模型年級(jí)：高二學(xué)科：高中物理（選擇性必修三）早在17世紀(jì)，牛頓就發(fā)現(xiàn)了日光通過(guò)三棱鏡后的色散現(xiàn)象，并把實(shí)驗(yàn)中得到的彩色光帶叫做光譜。光譜（2）連續(xù)光譜（連續(xù)譜）（1）線狀光譜（線狀譜）氣體中中性原子的發(fā)光光譜都是線狀譜，說(shuō)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(shuō)明不同原子的發(fā)光頻率是不一樣的。線狀譜的譜線也叫原子的特征譜線（原子光譜）。由于每種原子都有自己的特征譜線，因此可以根據(jù)光譜來(lái)鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的化學(xué)組成成分。這種方法叫做光譜分析。優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高。樣本中一種元素的含量達(dá)到10-10g時(shí)就可以被檢測(cè)到。光譜分析漆碗：第三文化層（距今6500～6000年）．利用紅外光分析其表面，其光譜圖和馬王堆漢墓出土漆皮的裂解光譜圖相似．X射線照射激發(fā)熒光，通過(guò)分析熒光判斷越王勾踐寶劍的成分．氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律氫原子只能發(fā)出一系列特定波長(zhǎng)光巴耳末公式：R叫做里德伯常量n有兩層含義，一是n取一個(gè)值，可求出氫光譜中一條譜線的波長(zhǎng)，說(shuō)明每一個(gè)n值分別對(duì)應(yīng)一條譜線。二是n值只能取正整數(shù)值3，4，5，……經(jīng)典理論的困難核外電子繞核運(yùn)動(dòng)輻射電磁波電子軌道半徑連續(xù)變小原子不穩(wěn)定輻射電磁波頻率連續(xù)變化盧瑟福原子核式模型無(wú)法解釋氫原子光譜的規(guī)律。事實(shí)上：原子是穩(wěn)定的

原子光譜是線狀譜玻爾原子理論的基本假設(shè)假說(shuō)1：軌道量子化

圍繞原子核運(yùn)動(dòng)的電子軌道半徑只能是某些分立的數(shù)值。且電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動(dòng)是穩(wěn)定的，不產(chǎn)生電磁輻射，也就是說(shuō)，電子的軌道是量子化的。+分立軌道假說(shuō)2：定態(tài)電子在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)，原子處于不同的狀態(tài),具有不同的能量。能級(jí)：量子化的能量值。定態(tài)：原子中具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)。基態(tài)：能量最低的狀態(tài)(離核最近)基態(tài)激發(fā)態(tài)：其他的能量狀態(tài)激發(fā)態(tài)量子數(shù)123軌道與能級(jí)相對(duì)應(yīng)E412345E1E3E2E5E∞n假說(shuō)3：頻率條件原子在始、末兩個(gè)能級(jí)Em和En(

Em>En)間躍遷時(shí)，發(fā)射(或吸收)光子的頻率可以由前后能級(jí)的能量差決定：E412345E1E3E2E5E∞n玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋巴耳末系-13.6eV-3.40eV-1.51eV-0.85eV-0.54eV

0n=1n=2n=3n=4n=5n=

巴爾末公式有正整數(shù)n

出現(xiàn)，這里我們也用正整數(shù)

n來(lái)標(biāo)志氫原子的能級(jí)。巴爾末公式：按照波爾理論，當(dāng)從E3到E2時(shí)，輻射的光子的能量為32巴耳末公式代表的是電子從量子數(shù)n=3,4,5能級(jí)向量子數(shù)為2的能級(jí)躍遷時(shí)發(fā)出的光譜線。－－－－－－－－－12345

0nE/eV∞賴曼系（紫外線）巴耳末系（可見(jiàn)光）帕邢系（紅外線）布喇開(kāi)系逢德系N=1N=2N=3N=4N=5N=6成功解釋了氫光譜的所有譜線+波爾理論的局限性

玻爾理論成功的解釋并預(yù)言了氫原子輻射的電磁波的問(wèn)題，但是也有它的局限性在解決核外電子的運(yùn)動(dòng)時(shí)成功引入了量子化的觀念同時(shí)又應(yīng)用了“粒子、軌道”等經(jīng)典概念和有關(guān)牛頓力學(xué)規(guī)律除了氫原子光譜外，在解決其他問(wèn)題上遇到了很大的困難氦原子光譜量子化條件的引進(jìn)沒(méi)有適當(dāng)?shù)睦碚摻忉屓藗兘?jīng)過(guò)進(jìn)一步探索，建立了完整描述微觀規(guī)律的量子力學(xué)。原子中電子的坐標(biāo)沒(méi)有確定的值。因此，我們只能說(shuō)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