高中物理人教版选择性必修3课件 4.4.1 氢原子光谱和玻尔的原子模型(共26张PPT)

(共26张PPT)
第四章　原子结构和波粒二象性
4.1 氢原子光谱和玻尔的原子模型
2
知道氢原子光谱的实验规律，知道什么是光谱分析。
1
知道光谱、线状谱和连续谱的概念。
重点
3
知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容，了解能级跃迁、轨道和能量量子化以及基态、激发态等概念。
重点
重难点
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
发出的黄光是钠原子发光形成的光谱。
焰色反应，食盐NaCl中的钠离子使火焰变黄色，
每种金属离子有不同的颜色。
光谱
线状谱：光谱看起来是一条条分立的光带为线状谱
连续谱：光谱是连在一起的光带为连续谱
光谱：用棱镜或光栅把物质发出的光按波长(频率)展开，获得波长(频率)和强度分布的记录。
光谱的形成
每种元素都只能发出具有本身特征的某些波长的光
线状谱也叫原子的特征谱线。
根据光谱来鉴别物质和确定物质的组成成分。
光谱分析
优点：灵敏度高。
一种元素的含量达到10-13g时就可以被检测到。
1.(多选)下列关于原子光谱的说法正确的是
A.某种原子处在不同温度下发光的线状谱不同
B.某种原子处在不同的物质中的线状谱相同
C.不同的谱线对应不同的发光频率
D.利用光谱分析不可以准确确定元素的种类
√
√
每种原子都有自己的特征谱线，不同的谱线分布对应不同的元素，不同的谱线对应不同的发光频率，与温度、单质、化合物等形态无关，故A错误，B、C正确；可以利用光谱分析准确确定元素的种类，故D错误。
氢原子是最简单的原子，光谱也最简单。
原子为什么会发光呢？
原子内部电子的运动是原子发光的原因。
光谱是探索原子结构的一条重要途径
氢原子光谱的实验规律
氢原子光谱的实验规律
仔细观察，氢原子光谱从右至左具有什么特点
氢原子只能发出一系列特定的波长的光。
从右至左，相邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性。
氢原子的光谱
式中叫里德伯常量，=1.10×
思考：波长最长的n=？
波长最短的n=？
3
8
辐射波长的分立特征：
氢原子的光谱
巴尔末
巴耳末公式：
其他谱线
除了巴耳末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。
可见光区
为什么会呈现这样的实验规律？？？
经典理论可以解释吗？
经典理论的困难
核外电子绕核运动
辐射电磁波
电子轨道半径连续变小
原子不稳定
辐射电磁波频率连续变化，连续光谱
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）
2.关于巴耳末公式 ，下列说法正确的是
A.巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式
B.巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性
C.巴耳末通过对氢光谱的分析总结出巴耳末公式
D.巴耳末公式准确反映了氢原子发光的分立性，其波长的分立值并不是
人为规定的
√
巴耳末依据氢原子光谱的分析总结出巴耳末公式，故A错误，C正确；
巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，它反映了氢原子发光的分立性，其波长的分立值并不是人为规定的，故B、D错误。
3.关于经典电磁理论与氢原子光谱之间的关系，下列说法正确的是
A.经典电磁理论很容易解释原子的稳定性
B.根据经典电磁理论，电子绕原子核转动，电子会不断释放能量，最后
被吸附到原子核上
C.根据经典电磁理论，原子光谱应该是不连续的
D.氢原子光谱彻底否定了经典电磁理论
√
经典电磁理论中能量是连续变化的，无法解释原子的稳定性，故A错误；
根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上，故B正确；
经典电磁理论中能量是连续变化的，如此说来原子光谱就应该是连续谱，但是事实上原子光谱是线状谱，故C错误；
氢原子光谱仍然把电子的运动看作经典力学描述下的轨道运动，没有完全否定经典电磁理论，故D错误。
玻尔原子理论的基本假设
②电子在轨道绕核转动是稳定的，不产生电磁辐射
+
rn
v
n=1
n=2
n=3
-
①绕核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值
针对原子核式结构模型提出
假说1：轨道量子化
玻尔原子理论的基本假设
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
n=1
n=2
n=3
E3
E1
E2
基
激
激
针对原子的稳定性提出
假说2：定态（能量量子化）假说
　量子数
能级图
轨道与能级相对应
E４
1
2
3
4
5
E１
E３
E２
E５
E∞
假说3. 频率条件（跃迁）
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)
针对原子光谱是线状谱提出
E４
1
2
3
4
5
E１
E３
E２
E５
E∞
原子在始、末两个能级Em和En( Em>En )间跃迁时发射(或吸收)光子的频率可以由前后能级的能量差决定：
4.下列说法正确的是
A.原子从基态跃迁到激发态要放出光子，放出光子的能量等于原子在始、
末两个能级的能量差
B.原子不能从低能级向高能级跃迁
C.原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级，放出光子后从较高能级跃迁
到较低能级
D.原子无论是吸收光子还是放出光子，吸收的光子或放出的光子的能量
可大于始、末两个能级的能量差值
√
原子从低能级向高能级跃迁要吸收光子，吸收光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差，故A、B错误；
原子从低能级向高能级跃迁要吸收光子，从高能级自发地向低能级跃迁要放出光子，故C正确；
不管是吸收光子还是放出光子，光子的能量总等于两能级能量之差，故D错误。
5.(多选)(2022·河南洛阳高二期中)根据玻尔理论，激发态的氢原子辐射出一个光子后，关于电子绕氢原子核运动的情况，下列说法正确的是
A.电子的轨道半径变小
B.由于辐射出光子，电子动能变小
C.电子势能变小
D.因为能量变小，根据公式ε＝hν，其绕氢原子核运动的频率变小
√
√
激发态的氢原子辐射出一个光子后，由高能级向低能级跃迁，电子的轨道半径变小，库仑力做正功，电子势能减小，动能增加，B错误，A、C正确；
设电子的质量为m，电子的轨道半径为r，频率为f，则 ，得半径减小，频率增大，D错误。
原子的能量及变化规律
1.原子的能量：En＝Ekn＋Epn。
总结提升
3.当电子的轨道半径增大时，库仑引力做负功，原子的电势能增大，反之，电势能减小。
4.电子的轨道半径增大时，说明原子吸收了能量，从能量较低的轨道跃迁到了能量较高的轨道。即电子轨道半径越大，原子的能量En越大。
氢原子光谱和玻尔的原子模型
目标一 光谱
目标二 氢原子光谱的实验规律
目标三 玻尔原子理论的基本假设
1．定义：用棱镜或光栅把物质发出的光按波长(频率)展开，获得波长(频率)和强度分布的记录．
2．分类
3．特征谱线：不同原子的发光频率不一样，光谱中的亮线称为原子的特征谱线．
4．应用：光谱分析
(1) 连续谱
(2) 线状谱
规律
经典理论的困难：既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立线状谱．
以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱的特征．
1．轨道量子化
2．定态
3．频率条件