高中物理人教版2019选择性必修第三册4.4氢原子光谱和波尔的原子模型（共32张ppt）

(共32张PPT)
第4节 氢原子光谱和波尔的原子模型
早在17世纪,牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的彩色光带叫做光谱
一、光谱
1.发射光谱:物体发光直接产生的光谱
第4节 氢原子光谱和波尔的原子模型
平行光管
标度管
三棱镜
观察管
研究光谱的仪器：分光镜
标度管
分光镜
连续光谱:
例:白炽灯丝、烛焰、炽热的钢水发出的光
由连续分布的一切波长的光组成
产生条件：炽热的固、液和高压气体发光形成的
一、光谱
1.发射光谱:物体发光直接产生的光谱
第4节 氢原子光谱和波尔的原子模型
高压电源
光谱管
稀薄氢气
线状光谱:
只含有一些不连续的亮线的光谱
产生条件：稀薄气体或金属蒸气发光形成的
连续光谱:
由连续分布的一切波长的光组成
1.发射光谱:物体发光直接产生的光谱
一、光谱
第4节 氢原子光谱和波尔的原子模型
各种元素都只能发出具有本身特征的某些波长的光，
明线光谱的谱线也叫原子的特征谱线。
氢气
钠蒸气
光谱中产生的一组暗线，每条
暗线的波长都跟那种气体原子
的特征谱线相对应。
注意：
1.气体原子吸收的光，恰好就是这种原子发出的光
高温物体发出的白光通过较低温度稀薄气体时，
2.吸收光谱:
某些波长的光被稀薄气体吸收后产生的光谱
2.太阳的光谱是吸收光谱。
1.发射光谱:物体发光直接产生的光谱
一、光谱
太阳光谱
放大太阳的光谱，发现其中有很多暗线
第4节 氢原子光谱和波尔的原子模型
连续光谱
H的发射光谱
钠的发射光谱
钠的吸收光谱
各种光谱
太阳的吸收光谱
太阳的光谱中为什么会有这些吸收光谱的暗线呢？
人们很快意识到：
太阳发出的是连续光谱，
在经过太阳高空的稀薄大气层时肯定就被吸收了。
这样人们就知道太阳表面大气层含有什么元素了。
人类从此掌握了研究星空的钥匙。
但是这样人类仍然不知道恒星内部有什么元素？
通过对光谱得深入分析最终发现恒星的主要构成元素
3.光谱分析:
根据原子光谱鉴别物质的化学组成。
钠的发射光谱
钠的吸收光谱
2.吸收光谱:
1.发射光谱:
一、光谱
原子为什么会发光呢？
电子绕原子核旋转，自然向外辐射电磁场，其中氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
蒸气的发射光谱或吸收光谱又叫原子光谱
第4节 氢原子光谱和波尔的原子模型
二、氢原子光谱
1.巴耳末系：
适合可见光的四条谱线及紫外部分谱线
一、光谱
思考：
波长最长的n=？
波长最短的n=？
3
8
n=2.3.4....
第4节 氢原子光谱和波尔的原子模型
二、氢原子光谱
1.巴耳末系：
一、光谱
2.莱曼线系：
帕邢系
布喇开系
普丰特系
适合可见光的四条谱线及紫外部分谱线
紫外线区
3.红外线系：
第4节 氢原子光谱和波尔的原子模型
氢原子光谱不是不相关的，而是有内在联系的。表现在其波数可用一普遍公式来表示：
其中
对应一个m构成一个谱线系
每一谱线的波数都等于两项的差数
令
称为光谱项。
为什么氢原子只能发出特定波长（频率）的光呢？它为什么不能发出全部频率的连续光谱呢？
+
为什么氢原子只能发出特定波长（频率）的光呢？它为什么不能发出全部频率的连续光谱呢？
按照经典电磁理论，电子绕核旋转，向外辐射电磁波，能量会减小。
从而造成原子不稳定，并在这个过程中发出各种频率的光
这说明经典的核式结构也是有问题的
有问题怎么办？
自圆其说开始
N.波尔(1885-1962)丹麦物理学家.1913年玻尔提出了自己的原子结构假说。1922年获诺贝尔物理学奖
三、玻尔原子结构假说
第4节 氢原子光谱和波尔的原子模型
二、氢原子光谱
一、光谱
四、氢原子结构模型
+
r1
r2
r3
3.能级：
氢原子的各个稳定状态的能量值，叫它的能级。
4.基态：
电子处在最低能级时叫处于基态。
5.激发态：
除基态以外的能量较高的其他能级
注意：En=Ek+EP
随着r增大：En =Ek +EP
三、玻尔原子结构假说
+
r1
r2
r3
五、氢原子能级图：
－－－－－－－－－－－－－－－－
１
２
３
４
５
-13.6
-3.4
-1.51
-0.85
-0.54
0 eV
n
E
∞
大量处于n=3能级的氢原子最多能辐射出几种光？
大量处于n=4能级的氢原子最多能辐射出几种光？
一个处于n=4能级的氢原子最多能辐射出几种光？
3种
6种
3种
1.大量n能级：
2.一个n能级：
n-1种
五、氢原子能级图：
－－－－－－－－－－－－－－－－
１
２
３
４
５
-13.6
-3.4
-1.51
-0.85
-0.54
0 eV
n
E
∞
大量处于n=3能级的氢原子最多能辐射出几种光？
大量处于n=4能级的氢原子最多能辐射出几种光？
一个处于n=4能级的氢原子最多能辐射出几种光？
3种
6种
3种
1.大量n能级：
2.一个n能级：
n-1种
3.入射光子能量必须等于两个能级差才能被吸收，
入射电子能量大于两个能级差也能被吸收，
4.如果大于使氢原子电离的入射光子能量也能被吸收
玻尔理论虽然把量子理论引入原子领域，提出定态和跃迁概念，成功解释了氢原子光谱，不仅解释了当时已发现的氢原子光谱，还预言了一些尚未被发现的氢原子产生的光谱。
N.波尔(1885-1962)丹麦物理学家。哥本哈根学派创始人。1922年获诺贝尔物理学奖
但对多电子原子光谱无法解释，因为玻尔理论仍然以经典理论为基础。如粒子的观念和轨道。
电子云
n=1
n=2
由于波尔在量子力学开创性的工作，使他周围聚集了一大批天才物理学家，他们一起在哥本哈根大学做量子力学方面的研究。由此形成了一个学派：哥布哈根学派。为首的是丹麦著名物理学家尼尔斯*玻尔，玻恩、海森伯、泡利以及狄拉克等是这个学派的主要成员.并且它对量子力学的解释被称为量子力学的“正统解释”.
N.波尔(1885-1962)丹麦物理学家。哥本哈根学派创始人。1922年获诺贝尔物理学奖
光 谱
发射光谱
定义：由发光体直接产生的光谱
连续光谱
｛
产生条件：炽热的固体、液体和高压气体发光形成的
光谱的形式：连续分布，一切波长的光都有
线状光谱
｛
（原子光谱）
产生条件：稀薄气体发光形成的光谱
光谱形式：一些不连续的明线组成，不同元素的明线光谱不同（又叫特征光谱）
吸收光谱
定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱
产生条件：炽热的白光通过温度较白光低的气体后，再色散形成的
光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现一些暗线（与特征谱线相对应）
各种光谱的特点及成因：
课堂练习
1、关于光谱，下列说法中正确的是( )
A、炽热的液体发射连续光谱
B、线状光谱和吸收光谱都可以对物质进行分析
C、太阳光谱中的暗线，说明太阳中缺少与这些暗线相对应的元素
D、发射光谱一定是连续光谱
AB
2.对于巴耳末公式 的理解，下列说法正确的是（ ）
A、此公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的
B、此公式中n可以取任意值，所以氢原子光谱是连续的
C、此公式中n只能取整数，故氢原子光谱是线状谱
D、此公式不但适用于氢原子光谱，还适用于其他原子光谱
AC
3、对于原子光谱，下列说法正确是（ ）
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，所以各种原子的光谱也是不同的
D、分析物质发光体的光谱，可以鉴别物质中含那种元素
ACD
4、太阳光谱中有许多暗线，他们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于（ ）
A、太阳表面大气中缺少相应的元素
B、太阳内部缺少相应的元素
C、太阳表面大气层中存在着相应元素
D、太阳内部存在相应元素
C