课件23张PPT。第三章 章末总结内容索引
知识网络
题型探究
达标检测
知识网络原子结构电子的发现原子模型汤姆生的发现：阴极射线为_______
电子发现的意义：原子 (“可以”或“不可以”)再分汤姆生葡萄干布丁模型
卢瑟福原子 结构模型氢原子光谱和光谱分析光谱发射光谱 谱
谱吸收光谱光谱分析：用 谱和吸收光谱
确定物质的组成成分玻尔原子模型 量子化
量子化
能级跃迁：hν＝ (m>n)电子流可以核式连续线状线状能量轨道Em－En
题型探究一、对α粒子散射实验及核式结构模型的理解1.实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数α粒子仍沿原来的方向前进；少数α粒子有较大的偏转；极少数α粒子的偏转角度超过90°，有的甚至被弹回，偏转角达到180°.
2.核式结构学说：在原子的中心有一个很小的原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，电子绕核运转.
3.原子核的组成与尺度
(1)原子核的组成：由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核中的质子数.
(2)原子核的大小：实验确定的原子核半径的数量级为10－15 m，而原子的半径的数量级是10－10 m.因而原子内部十分“空旷”.例1 (多选)关于α粒子散射实验现象的分析，下列说法正确的是
A.绝大多数α粒子沿原方向运动，说明正电荷在原子内均匀分布，使α粒
子受力平衡的结果
B.绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到明显的力的作用，
说明原子内大部分空间是空的
C.极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内质量和电荷量比α粒子大得
多的粒子在原子内分布空间很小
D.极少数α粒子发生大角度偏转，说明原子内的电子对α粒子的吸引力很大解析答案√√解析 在α粒子散射实验中，绝大多数α粒子沿原方向运动，说明这些α粒子未受到原子核明显的力的作用，也说明原子核相对原子来讲很小，原子内大部分空间是空的，故A错，B对；
极少数α粒子发生大角度偏转，说明会受到原子核明显的力的作用的空间在原子内很小，α粒子偏转而原子核未动，说明原子核的质量和电荷量远大于α粒子的质量和电荷量，电子的质量远小于α粒子的质量，α粒子打在电子上，不会有明显偏转，故C对，D错.二、玻尔氢原子理论1.氢原子的半径公式
rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，r1＝0.53×10－10 m.
2.氢原子的能级公式
氢原子的能级公式：En＝ E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，E1＝
－13.6 eV.3.氢原子的能级图(如图1所示)
(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量
状态——定态.
(2)横线左端的数字“1,2,3，…”表示量子
数，右端的数字“－13.6，－3.4，…”表
示氢原子的能级.
(3)相邻横线间的距离，表示相邻的能级差，量子数越大，相邻的能级差越小.
(4)带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为hν＝Em－En.图1例2 如图2为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子 图2解析答案A.从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n
＝2能级辐射出电磁波的波长长
B.从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n
＝4能级辐射出电磁波的速度大
C.处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一
样的
D.从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出
能量√解析 氢原子从高能级跃迁到低能级辐射一定频率的光子.Em－En＝hν，能级差值越大，辐射光子的频率越大，波长越短，E4－E3＜E3－E2，所以A项正确；
辐射出的电磁波速度一样大，B项错误；
处在不同能级时，核外电子出现的概率不一样，能级越低，概率越大，C项错误；
氢原子由高能级向低能级跃迁时氢原子一定放出能量，而不是氢原子核，故D错误.例3 (多选)如图3所示是氢原子能级示意图的一部分，则下列说法正确的是
A.用波长为600 nm的X射线照射，可以使稳定的氢原
子电离
B.用能量是10.2 eV的光子可以激发处于基态的氢原子
C.用能量是2.5 eV的光子入射，可以使基态的氢原子
激发
D.用能量是11.0 eV的外来电子，可以使处于基态的氢原子激发解析答案√图3√解析 “稳定的氢原子”指处于基态的氢原子，要使其电离，光子的能量必须大于或等于13.6 eV，而波长为600 nm的X射线的能量为E
＝6.63×10－34× ≈2.07 eV<13.6 eV，A错误.
因ΔE＝E2－E1＝(－3.4 eV)－(－13.6 eV)＝10.2 eV，故10.2 eV的光子可以使氢原子从基态跃迁到n＝2的激发态，B正确；
2.5 eV的光子能量不等于任何其他能级与基态的能级差，因此不能使氢原子发生跃迁，C错误；
外来电子可以将10.2 eV的能量传递给氢原子，使它激发，外来电子还剩余11.0 eV－10.2 eV＝0.8 eV的能量，D正确.使原子能级跃迁的两种粒子——光子与实物粒子：
(1)原子若是吸收光子的能量而被激发，则光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收.不存在激发到n能级时能量有余，而激发到n＋1时能量不足，则可激发到n能级的情形；
(2)原子还可吸收外来实物粒子(例如：自由电子)的能量而被激发，由于实物粒子的动能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于两能级的能量差(E＝Em－En)，就可使原子发生能级跃迁.
达标检测1.在α粒子散射实验中，当α粒子最接近金原子核时，下列说法正确的是
A.动能最小
B.电势能最小
C.α粒子和金原子核组成的系统的能量最小
D.加速度最小√解析答案12341234解析 在α粒子散射实验中，当α粒子接近金原子核时，金原子核对α粒子的作用力是斥力，对α粒子做负功，电势能增加，动能减小，当α粒子离金原子核最近时，它们之间的库仑力最大，α粒子的动能最小.由于受到的金原子核外电子的作用相对较小，与金原子核对α粒子的库仑力相比，可以忽略，因此只有库仑力做功，所以机械能和电势能整体上是守恒的，故系统的能量可以认为不变.综上所述，正确选项应为A.2.卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验，获得了重要发现，关于α粒子散射实验的结果，下列说法正确的是
A.说明了质子的存在
B.说明了原子核是由质子和中子组成的
C.说明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里
D.说明了正电荷均匀分布答案解析1234√解析 α粒子散射实验否定了汤姆生的葡萄干布丁模型，即否定了正电荷均匀分布，D项错误；
α粒子的大角度散射，说明了原子的全部正电荷和几乎全部质量集中在一个很小的核里.3.(多选)欲使处于基态的氢原子激发或电离，下列措施可行的是
A.用10.2 eV的光子照射
B.用11 eV的光子照射
C.用14 eV的光子照射
D.用10 eV的光子照射答案解析1234√√解析 由氢原子能级图可求得E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，即10.2 eV是n＝2能级与基态之间的能量差，处于基态的氢原子吸收10.2 eV的光子后将跃迁到第一激发态，可使处于基态的氢原子激发，A项正确；
Em－E1≠11 eV、Em－E1≠10 eV，即不满足玻尔理论关于跃迁的条件，B、D项错误；
要使处于基态的氢原子电离，照射光的能量须不小于13.6 eV，而14 eV>13.6 eV，故用14 eV的光子照射可使基态的氢原子电离，C项正确.12344.如图4所示为氢原子能级的示意图.现有大量处于n＝4激发态的氢原子，向低能级跃迁时将辐射出若干不同频率的光.关于这些光，下列说法正确的是答案解析1234图4A.最容易发生衍射现象的光是由n＝4能级跃迁到n＝1能
级产生的
B.频率最小的光是由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的
C.这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光
D.用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV的金属箔
能发生光电效应√解析 从n＝4的激发态跃迁到基态的能级差最大，即辐射出的光子能量最大，频率最大，对应波长最小，是最不容易发生衍射现象的，A错误；
从n＝4的激发态跃迁到n＝3的激发态的能级差最小，辐射出的光子的频率最小，B错误；
可辐射出的光子频率的种类数为C ＝6种，C错误；
从n＝2的激发态跃迁到基态时，辐射出光子的能量ΔE＝E2－E1＞6.34 eV，因而可以使逸出功为6.34 eV的金属箔发生光电效应，D正确.1234课件42张PPT。第三章 第一节 敲开原子的大门
第二节 原子的结构学习目标
1.知道阴极射线是由电子组成的，电子是原子的组成部分，知道电子的电荷量和荷质比.
2.了解汤姆生发现电子的研究方法及蕴含的科学思想，领会电子的发现对揭示原子结构的重大意义.
3.知道α粒子散射实验的实验器材、实验原理和实验现象.
4.知道卢瑟福的原子核式结构模型的主要内容，能说出原子核的数量级.内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究答案 能看到玻璃壁上淡淡的荧光及管中物体在玻璃壁上的影，这说明阴极能够发出某种射线，并且撞击玻璃引起荧光.一、阴极射线 电子的发现(1)在如图1所示的演示实验中，K是金属板制成的阴极，A是金属环制成的阳极.K和A之间加上近万伏的高电压后，管端玻璃壁上能观察到什么现象？该现象说明了什么问题？图1答案(2)人们对阴极射线的本质的认识有两种观点，一种观点认为是一种电磁波，另一种观点认为是带电微粒，你认为应如何判断哪种观点正确？答案答案 可以让阴极射线通过电场或磁场，若射线垂直于磁场(电场)方向射入之后发生了偏转，则该射线是由带电微粒组成的.1.阴极射线
科学家用真空度很高的真空管做放电实验时，发现真空管 极发射出的一种射线，叫做阴极射线.
2.阴极射线的特点
(1)在真空中沿 传播；
(2)碰到物体可使物体发出 .阴直线荧光3.电子的发现
让阴极射线分别通过电场或磁场，根据 情况，证明了它的本质是 的粒子流并求出了其荷质比.
4.密立根通过著名的“油滴实验”精确地测出了电子电荷量.电子电荷量一般取e＝ ，电子质量me＝ .汤姆生偏转带负电1.6×10－19 C9.1×10－31 kg判断下列说法的正误.
(1)阴极射线在真空中沿直线传播.( )
(2)英国物理学家汤姆生认为阴极射线是一种电磁辐射.( )
(3)组成阴极射线的粒子是电子.( )
(4)电子是原子的组成部分，电子电荷量可以取任意数值.( )×√×√答案 α粒子( He)是从放射性物质中发射
出来的快速运动的粒子，实质是失去两个
电子的氦原子核，带有两个单位的正电荷，
质量为氢原子质量的4倍、电子质量的7 300倍.二、α粒子散射实验如图2所示为1909年英国物理学家卢瑟福指导他的学生盖革和马斯顿进行α粒子散射实验的实验装置，阅读课本，回答以下问题：
(1)什么是α粒子？图2答案(2)实验装置中各部件的作用是什么？实验过程是怎样的？答案 ①α粒子源：把放射性元素钋放在带小孔的铅盒中，放射出高能的α粒子.
②带荧光屏的放大镜：观察α粒子打在荧光屏上发出的微弱闪光.
实验过程：
α粒子经过一条细通道，形成一束射线，打在很薄的金箔上，由于金原子中的带电粒子对α粒子有库仑力的作用，一些α粒子会改变原来的运动方向.带有放大镜的荧光屏可以沿图中虚线转动，以统计向不同方向散射的α粒子的数目.答案(3)实验现象如何？答案 α粒子散射实验的实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°.答案(4)少数α粒子发生大角度散射的原因是什么？答案 α粒子带正电，α粒子受原子中带正电的部分的排斥力发生了大角度散射.1.α粒子散射实验装置由 、 、 等几部分组成，实验时从α粒子源到荧光屏这段路程应处于 中.
2.实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿 的方向前进，但有少数α粒子发生了 偏转，偏转的角度甚至大于 .
3.α粒子散射实验的结果用汤姆生的“枣糕模型”无法解释.α粒子源金箔带有荧光屏的放大镜真空原来大角度90°判断下列说法的正误.
(1)α粒子散射实验证明了汤姆生的原子模型是符合事实的.( )
(2)α粒子散射实验中大多数α粒子发生了大角度偏转或反弹.( )
(3)α粒子大角度的偏转是电子造成的.( )
(4)α粒子带有两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的四倍.( )×√××(1)原子中的原子核所带电荷量有何特点？三、原子的核式结构模型 原子核的电荷与尺度答案 原子核带正电，所带电荷量与核外电子所带的电荷量相等.(2)核式结构模型是如何解释α粒子散射实验结果的？答案 ①由于原子核很小，大多数α粒子穿过金箔时都离核很远，受到的斥力很小，它们的运动方向几乎不改变.
②只有极少数α粒子有机会与原子核接近，受到原子核较大的斥力而发生明显的偏转.答案1.核式结构模型：1911年由卢瑟福提出.在原子中心有一个很小的核，叫
.它集中了全部的 和几乎全部的 ， 在核外空间运动.
2.原子核的电荷与尺度原子核正电荷质量电子核外电子数质子中子A10 -10 m10 -15 m判断下列说法的正误.
(1)卢瑟福的核式结构模型认为原子中带正电的部分体积很小，电子在正电体外面运动.( )
(2)原子核的电荷数等于核中的中子数.( )
(3)对于一般的原子，由于原子核很小，所以内部十分空旷.( )√×√
题型探究一、对阴极射线的认识例1 (多选)下面对阴极射线的认识正确的是
A.阴极射线是由阴极发出的粒子撞击玻璃管壁上的荧光粉而产生的
B.只要阴阳两极间加有电压，就会有阴极射线产生
C.阴极射线是真空玻璃管内由阴极发出的射线
D.阴阳两极间加有高压时，电场很强，阴极中的电子受到很强的库仑力
作用而脱离阴极解析答案√√解析 阴极射线是真空玻璃管内由阴极直接发出的射线，故A错误，C正确；
只有当两极间有高压且阴极接电源负极时，阴极中的电子才会受到足够大的库仑力作用而脱离阴极成为阴极射线，故B错误，D正确.二、带电粒子荷质比的测定1.利用磁偏转测量
(1)让带电粒子通过相互垂直的电场和磁场(如图3)，让其做匀速直线运动，根据二力平衡，即F洛＝F电(Bqv＝qE)，得到粒子的运动速度v＝ .图3(2)撤去电场(如图4)，保留磁场，让粒子单纯地在磁场中运动，由洛伦兹力提供向心力，即Bqv＝ ，根据轨迹偏转情况，由几何知识求出其半径r.图4(3)由以上两式确定粒子的荷质比表达式： .2.利用电偏转测量例2 在再现汤姆生测阴极射线荷质比的实验中，采用了如图5所示的阴极射线管，从C出来的阴极射线经过A、B间的电场加速后，水平射入长度为L的D、G平行板间，接着在荧光屏F中心出现荧光斑.若在D、G间加上方向向上、场强为E的匀强电场，阴极射线将向下偏转；如果再利用通电线圈在D、G电场区加上一垂直纸面的磁感应强度为B的匀强磁场(图中未画)，荧光斑恰好回到荧光屏中心，接着再去掉电场，阴极射线向上偏转，偏转角为θ，试解决下列问题：
(1)说明阴极射线的电性.答案 负电解析答案图5解析 由于阴极射线在电场中向下偏转，因此阴极射线受电场力方向向下，又由于匀强电场方向向上，则电场力的方向与电场方向相反，所以阴极射线带负电.(2)说明图中磁场沿什么方向.答案 垂直纸面向外解析 由于所加磁场使阴极射线受到向上的
洛伦兹力，而与电场力平衡，由左手定则得
磁场的方向垂直纸面向外.解析答案(3)根据L、E、B和θ，求出阴极射线的荷质比.答案 解析 设此射线带电量为q，质量为m，当射线在D、G间做匀速直线运动时，有qE＝Bqv.当射线在D、G间的磁场中偏转时，有Bqv＝ .同时又有L＝r·sin θ，如图所示，解得 .解析答案解决带电粒子在电场中运动的三个步骤
1.确定研究对象，并根据题意判断是否可以忽略带电粒子的重力.
2.对研究对象进行受力分析，必要时要画出力的示意图；分析判断粒子的运动性质和过程，画出运动轨迹示意图.
3.选用恰当的物理规律列方程求解.三、对α粒子散射实验的理解1.实验现象
(1)绝大多数的α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进.
(2)少数α粒子发生较大的偏转.
(3)极少数α粒子偏转角度超过90°，有的几乎达到180°.
2.理解
(1)核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变.
(2)汤姆生的原子模型不能解释α粒子的大角度散射.
(3)少数α粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些α粒子在原子中的某个地方受到了质量、电荷量均比它本身大得多的物体的作用.(4)绝大多数α粒子在穿过厚厚的金原子层时运动方向没有明显变化，说明原子中绝大部分是空的，原子的质量、电荷量都集中在体积很小的核内.例3 如图6所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况.下列说法中正确的是
A.在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时
间内观察到屏上的闪光次数一样多
B.在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何
闪光
C.卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本
相似
D.α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金箔原子后产生的反弹解析答案图6√解析 α粒子散射实验现象：绝大多数α粒子沿原方向前进，少数α粒子有大角度散射.所以A处观察到的粒子数多，B处观察到的粒子数少，所以选项A、B错误.
α粒子发生散射的主要原因是受到原子核库仑斥力的作用，所以选项D错误，C正确.解决这类问题的关键是理解并熟记以下两点：
(1)明确实验装置中各部分的组成及作用.
(2)弄清实验现象，知道“绝大多数”、“少数”和“极少数”α粒子的运动情况及原因.四、原子的核式结构分析1.原子内的电荷关系：原子核的电荷数与核外的电子数相等，非常接近原子序数.
2.原子核的组成：原子核由质子和中子组成，原子核的电荷数等于原子核的质子数.
3.原子的核式结构模型对α粒子散射实验结果的解释：
(1)当α粒子穿过原子时，如果离核较远，受到原子核的斥力很小，α粒子就像穿过“一片空地”一样，无遮无挡，运动方向改变很小.因为原子核很小，所以绝大多数α粒子不发生偏转.
(2)只有当α粒子十分接近原子核穿过时，才受到很大的库仑力作用，发生大角度偏转，而这种机会很少，所以有少数粒子发生了大角度偏转.(3)如果α粒子正对着原子核射来，偏转角几乎达到180°，这种机会极少，如图7所示，所以极少数粒子的偏转角度甚至大于90°.图7例4 (多选)下列对原子结构的认识中，正确的是
A.原子中绝大部分是空的，原子核很小
B.电子在核外运动，库仑力提供向心力
C.原子的全部正电荷都集中在原子核里
D.原子核的直径大约为10－10 m解析答案√√√解析 卢瑟福α粒子散射实验的结果否定了关于原子结构的汤姆生模型，提出了关于原子的核式结构学说，并估算出原子核直径的数量级为10－15 m，原子直径的数量级为10－10 m，原子直径是原子核直径的十万倍，所以原子内部是十分“空旷”的，核外带负电的电子由于受到带正电的原子核的吸引而绕核旋转，所以A、B、C正确，D错误.
达标检测1.(多选)英国物理学家汤姆生通过对阴极射线的实验研究发现
A.阴极射线在电场中偏向正极板一侧
B.阴极射线在磁场中受力情况跟正电荷受力情况相同
C.不同材料所产生的阴极射线的荷质比不同
D.汤姆生并未精确得出阴极射线粒子的电荷量√解析答案√1234解析 阴极射线实质上就是高速电子流，所以在电场中偏向正极板一侧，A正确.
由于电子带负电，所以其在磁场中受力情况与正电荷不同，B错误.
不同材料所产生的阴极射线都是电子流，所以它们的荷质比是相同的，C错误.
最早精确测出电子电荷量的是美国物理学家密立根，D正确.12342.(多选)关于α粒子散射实验，下列说法正确的是
A.在实验中，观察到的现象是：绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来的
方向前进，极少数发生了较大角度的偏转
B.使α粒子发生明显偏转的力来自带正电的核和核外电子，当α粒子接近
核时，是核的斥力使α粒子发生明显偏转；当α粒子接近电子时，是电
子的吸引力使之发生明显偏转
C.实验表明：原子中心有一个极小的核，它占有原子体积极小的一部分
D.实验表明：原子中心的核带有原子的全部正电荷和全部原子的质量答案√1234√3.X表示金原子核，α粒子射向金核被散射，若它们入射时的动能相同，其偏转轨道可能是下图中的 答案解析1234解析 α粒子离金核越远其所受斥力越小，轨道弯曲程度就越小，故选项D正确.√4.如图8所示，电子以初速度v0从O点进入长为l、板间距离为d、电势差为U的平行板电容器中，出电场时打在屏上P点，经测量O′P距离为Y0，求电子的荷质比.答案解析答案 解析 由于电子在电场中做类平抛运动，沿电场线
方向做初速度为零的匀加速直线运动，满足图81234课件26张PPT。第三章 第三节 氢原子光谱学习目标
1.知道什么是光谱，能说出连续谱和线状谱的区别.
2.能记住氢原子光谱的实验规律.内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究(1)仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？一、氢原子光谱的实验规律如图1所示为氢原子的光谱.图1答案答案 从右至左，相邻谱线间的距离越来越小.(2)阅读课本，指出氢原子光谱的谱线波长具有什么规律？答案答案 可见光区域的四条谱线的波长满足巴耳末公式： ，n＝3,4,5，…1.某种原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的光谱，这种光谱被称为 .
2.巴耳末公式： ，n＝3,4,5…式中R叫做里德伯常量，实验值为R＝1.097×107 m－1.
(1)公式特点：第一项都是 ；
(2)巴耳末公式说明氢原子光谱的波长只能取 ，不能取 .巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的 特征.
3.广义巴耳末公式： ，式中m和n均为 ，且n＞m.原子光谱分立值连续值分立正整数判断下列说法的正误.
(1)光是由原子核内部的电子运动产生的，光谱研究是探索原子核内部结构的一条重要途径.( )
(2)稀薄气体的分子在强电场的作用下会电离，使气体变成导体.( )
(3)巴耳末公式中的n既可以取整数也可以取小数.( )×√×二、原子光谱和光谱分析1.光谱的分类和比较连续不连续吸收暗线2.光谱分析
由于每种原子都有自己的 ，可以利用它来鉴别物质和确定物质的 ，这种方法称为光谱分析.
3.太阳光谱
(1)太阳光谱的特点：在连续谱的背景上出现一些不连续的 ，是一种吸收光谱.
(2)产生原因：当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气中含有的元素会 它自己特征谱线的光，这就形成了连续谱背景下的
.特征谱线组成成分暗线吸收暗线判断下列说法的正误.
(1)各种原子的发射光谱都是连续谱.( )
(2)不同原子的发光频率是不一样的.( )
(3)线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质.( )√××
题型探究一、氢原子光谱的实验规律例1 (多选)巴耳末通过对氢原子光谱的研究总结出巴耳末公式
，n＝3,4,5，…，对此，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.巴耳末依据氢原子光谱的分析总结出巴耳末公式
D.巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，其波长的分立值并不是人为
规定的解析答案√√解析 巴耳末公式是根据氢原子光谱总结出来的.氢原子光谱的不连续性反映了氢原子发光的分立性，即辐射波长的分立特征，选项C、D正确.针对训练1 氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为 解析答案√1.光谱的分类二、光谱和光谱分析光谱发射光谱吸收光谱连续谱
线状谱2.光谱分析
(1)优点：灵敏度高，分析物质的最低量达10－10 g.
(2)应用：a.发现新元素；b.鉴别物体的物质成分.
(3)用于光谱分析的光谱：线状谱和吸收光谱.例2 (多选)下列关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是
A.太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱
B.煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱
C.进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续谱
D.我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分解析答案√√解析 太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续谱经过太阳大气层时产生的吸收光谱，正是太阳发出的光谱被太阳大气层中存在的对应元素吸收所致，白炽灯发出的是连续谱，选项A错误；
月球本身不会发光，靠反射太阳光才能使我们看到它，所以不能通过光谱分析鉴别月球的物质成分，选项D错误；
光谱分析只能是线状谱或吸收光谱，连续谱是不能用来进行光谱分析的，所以选项C正确；
煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱，选项B正确.针对训练2 关于光谱，下列说法正确的是
A.一切光源发出的光谱都是连续谱
B.一切光源发出的光谱都是线状谱
C.稀薄气体发光形成的光谱是线状谱
D.白光通过钠蒸气产生的光谱是线状谱解析答案√解析 由于物质发光的条件不同，得到的光谱不同，故A、B错误；
稀薄气体发光形成的光谱为线状谱，C正确；
白光通过钠蒸气产生的光谱是吸收光谱，D错误.
达标检测1.(多选)下列关于巴耳末公式 的理解，正确的是
A.此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的
B.公式中n可取任意值，故氢原子光谱是连续谱
C.公式中n只能取大于或等于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱
D.公式不仅适用于氢原子光谱的分析，还适用于其他原子光谱的分析√解析答案√12341234解析 巴耳末公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的，故A选项正确；
公式中的n只能取大于或等于3的整数值，故氢光谱是线状谱，B选项错误，C选项正确；
巴耳末公式只适用于氢光谱的分析，不适用于其他原子光谱的分析，D选项错误.2.(多选)关于光谱，下列说法中正确的是
A.炽热的液体发射连续谱
B.线状谱和吸收光谱都可以对物质进行光谱分析
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谱答案√1234√解析 炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱，故A正确；
线状谱和吸收光谱都可以用来进行光谱分析，B正确；
太阳光谱中的暗线说明太阳大气中含有与这些暗线相对应的元素，C错误；
发射光谱有连续谱和线状谱，D错误.解析3.利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析，下列说法中正确的是
A.利用高温物体的连续谱就可以鉴别其组成成分
B.利用物质的线状谱就可以鉴别其组成成分
C.高温物体发出的光通过某物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组
成成分
D.我们观察月亮射来的光的光谱，可以确定月亮的化学组成答案解析1234√1234解析 由于高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，故A错误；
某种物质发光的线状谱中的亮线与某种原子发出的某频率的光有关，通过这些亮线与原子的特征谱线对照，即可确定物质的组成成分，B正确；
高温物体发出的光通过其他物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线与所经物质有关，与高温物体无关，C错误；
月亮反射到地面的光是太阳光，D错误.4.根据巴耳末公式，可求出氢原子光谱在可见光的范围内波长最长的2条谱线，其波长分别为654.55×10－9 m和484.85×10－9 m，求所对应的n值.答案解析答案 n1＝3 n2＝4解析 据巴耳末公式 ，n＝3,4,5，…得1234解得n1＝3，n2＝4.课件35张PPT。第三章 第四节 原子的能级结构学习目标
1.了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念.
2.了解能级跃迁伴随着能量变化，知道能级跃迁过程中吸收或放出光子.
3.能通过能级跃迁解释巴耳末系.内容索引
知识探究
题型探究
达标检测
知识探究一、能级结构猜想为什么氢原子发出的光谱是不连续的？答案答案 因为氢原子内部的能量是不连续的，因此氢原子由高能级向低能级跃迁时，只能放出一定频率的光，且光子的能量等于跃迁的能级差，即hν＝Em－En.1.由氢原子光谱是分立的，我们猜想原子内部的能量也是 的.
2.原子内部不连续的能量称为原子的 ，原子从一个能级变化到另一个能级的过程叫做 .
3.能级跃迁中的能量关系： .由此可知原子在跃迁前、后的能级分别为Em和En.不连续能级跃迁hν＝Em－En判断下列说法的正误.
(1)氢气放电过程，产生的光谱是连续的.( )
(2)氢原子内部的能量是不连续的.( )
(3)氢原子从高能级向低能级跃迁时，只能放出特定频率的光.( )
(4)氢原子从低能级向高能级跃迁时，吸收光子的频率是任意的.( )×√×√二、氢原子的能级(1)氢原子从高能级向低能级跃迁时，放出的光子的能量如何计算？答案 氢原子辐射光子的能量取决于两个能级的能量差hν＝Em－En(mEn＝ ，n＝1,2,3……式中R为里德伯常量，h为普朗克常量，c为光速，n是正整数.
2.能级状态
(1)基态：在正常状态下氢原子处于 的能级E1(n＝1)，这个最低能级对应的状态称为基态，氢原子在基态的能量为 .
(2)激发态：当电子受到外界激发时，可从基态跃迁到 的能级E2、E3……上，这些能级对应的状态称为激发态.且En＝ .最低－13.6 eV较高4.氢光谱线系的形成
能级间的跃迁产生不连续的 ，从不同能级跃迁到某一特定能级就形成一个 ，如巴耳末系是氢原子从n＝3、4、5……能级跃迁到n＝2的能级时辐射出的光谱.3.氢原子能级图
如图2所示图2谱线线系判断下列说法的正误.
(1)玻尔理论能很好地解释氢原子的巴耳末系.( )
(2)处于基态的原子是不稳定的，会自发地向其他能级跃迁，放出光子.( )
(3)不同的原子具有相同的能级，原子跃迁时辐射的光子频率是相同的.
( )
(4)玻尔认为原子的能量是量子化的，不能连续取值.( )√××√
题型探究一、对能级结构(玻尔理论)的理解1.轨道量子化
(1)轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值.
(2)氢原子的电子最小轨道半径为r1＝0.053 nm，其余轨道半径满足rn＝n2r1，式中n称为量子数，对应不同的轨道，只能取正整数.2.能量量子化
(1)不同轨道对应不同的状态，在这些状态中，尽管电子做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的，原子在不同状态有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的.
(2)基态：原子最低的能量状态称为基态，对应的电子在离核最近的轨道上运动，氢原子基态能量E1＝－13.6 eV.
(3)激发态：除基态之处的其他能量状态称为激发态，对应的电子在离核较远的轨道上运动.
氢原子各能级的关系为：En＝ E1(E1＝－13.6 eV，n＝1,2,3，…)3.跃迁
原子从一个能级跃迁到另一个能级时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即高能级例1 (多选)玻尔在他提出的原子模型中所作的假设有
A.原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做变速运动，但不向外辐
射能量
B.原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子
的可能轨道的分布是不连续的
C.电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子
D.电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率解析答案√√√解析 A、B、C三项都是玻尔提出来的假设，其核心是原子定态概念的引入与能级跃迁学说的提出，也就是“量子化”的概念.原子的不同能量状态与电子绕核运动时不同的圆轨道相对应，是经典理论与量子化概念的结合.原子辐射的能量与电子在某一可能轨道上绕核的运动无关.例2 氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中
A.原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大
B.原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小
C.原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小
D.原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大解析答案√解析 根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核较远的轨道上运动能量较大，必须吸收一定能量的光子后，电子才能从离核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道，故B错；
氢原子核外电子绕核做圆周运动，由原子核对电子的库仑力提供向心力，
即： 由此式可知：电子离核越远，
即r越大时，电子的动能越小，故A、C错；
r变大时，库仑力对核外电子做负功，因此电势能增大，从而判断D正确.
针对训练1 (多选)按照玻尔原子理论，下列表述正确的是
A.核外电子运动轨道半径可取任意值
B.氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大
C.电子跃迁时，辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定，即hν＝Em
－En(m>n)
D.氢原子从激发态向基态跃迁的过程，可能辐射能量，也可能吸收能量解析答案√√解析 根据玻尔理论，核外电子运动的轨道半径是确定的值，而不是任意值，A错误；
氢原子中的电子离原子核越远，能级越高，能量越大，B正确；
由跃迁规律可知C正确；
氢原子从激发态向基态跃迁的过程中，应辐射能量，D错误.原子的能量及变化规律
1.原子的能量：En＝Ekn＋Epn.电子轨道半径越大，电子绕核运动的动能越小.
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，说明原子吸收了光子，从能量较低的轨道跃迁到了能量较高的轨道上.即电子轨道半径越大，原子的能量越大.1.对能级图的理解
由En＝ 知，量子数越大，能级差越小，能级横线间的距离越小.n＝1是原子的基态，n→∞是原子电离时对应的状态.
2.跃迁过程中吸收或辐射光子的频率和波长满足hν＝|Em－En|，h ＝
|Em－En|.
3.大量处于n激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可辐射 种不同频率的光，一个处于激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可辐射(n－1)种频率的光子.二、氢原子的跃迁规律分析A.氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长
大于656 nm
B.用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁
到n＝2的能级
C.一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线
D.用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级例3 (多选)氢原子能级图如图3所示，当氢原子从n＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是解析答案图3√√解析 能级间跃迁辐射的光子能量等于两能级间的能级差，能级差越大，辐射的光子频率越大，波长越小，A错误；
由Em－En＝hν可知，B错误，D正确；
根据C ＝3可知，C正确.A.15种 B.10种
C.4种 D.1种针对训练2 如图4所示为氢原子的能级图.用光子能量为13.06 eV的光照射一群处于基态的氢原子，则可能观测到氢原子发射的不同波长的光有 解析答案√图4解析 基态的氢原子的能级值为－13.6 eV，吸收
13.06 eV的能量后变成－0.54 eV，原子跃迁到n＝5
能级，由于氢原子是大量的，故辐射的光子种类是
种＝10种.原子跃迁时需要注意的两个问题
1.注意一群原子和一个原子：氢原子核外只有一个电子，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，只能出现所有可能情况中的一种，但是如果有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现.
2.注意跃迁与电离：hν＝Em－En只适用于光子和原子作用使原子在各定态之间跃迁的情况，对于光子和原子作用使原子电离的情况，则不受此条件的限制.如基态氢原子的电离能为13.6 eV，只要大于或等于13.6 eV的光子都能被基态的氢原子吸收而发生电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离后产生的自由电子的动能越大.
达标检测1.根据玻尔理论，关于氢原子的能量，下列说法中正确的是
A.是一系列不连续的任意值
B.是一系列不连续的特定值
C.可以取任意值
D.可以在某一范围内取任意值答案√12342.氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下列判断正确的是
A.电子绕核旋转的轨道半径增大
B.电子的动能减少
C.氢原子的电势能增大
D.氢原子的能级减小答案1234√解析 氢原子辐射出光子后，由高能级跃迁到低能级，轨道半径减小，电子动能增大，此过程中库仑力做正功，电势能减小.解析3.(多选)如图5所示为氢原子的能级图，A、B、C分别表示电子在三种不同能级跃迁时放出的光子，则下列判断中正确的是
A.能量和频率最大、波长最短的是B光子
B.能量和频率最小、波长最长的是C光子
C.频率关系为νB＞νA＞νC，所以B的粒子性最强
D.波长关系为λB＞λA＞λC答案解析1234√图5√√1234解析 从图中可以看出电子在三种不同能级跃迁时，能级差由大到小依次是B、A、C，所以B光子的能量和频率最大，波长最短，能量和频率最小、波长最长的是C光子，所以频率关系是νB＞νA＞νC，波长关系是λB<λA<λC，所以B光子的粒子性最强，故选项A、B、C正确，D错误.4.氢原子处于基态时，原子能量E1＝－13.6 eV，普朗克常量取h＝6.6×10－34 J·s.
(1)处于n＝2激发态的氢原子，至少要吸收多大能量的光子才能电离？答案解析答案 3.4 eV1234则处于n＝2激发态的氢原子，至少要吸收3.4 eV能量的光子才能电离.(2)今有一群处于n＝4激发态的氢原子，最多可以辐射几种不同频率的光子？其中最小的频率是多少？(结果保留2位有效数字)答案解析答案 6种 1.6×1014 Hz1234解析 根据C ＝6知，一群处于n＝4激发态的氢原子最多能辐射出的光子种类为6种.
n＝4→n＝3时，光子频率最小为νmin，则E4－E3＝hνmin，
代入数据，解得νmin≈1.6×1014 Hz.
