课件28张PPT。第十八章原子结构章 末 小 结知 识 结 构规 律 方 法一、原子核式结构模型
1．α粒子散射实验
(1)实验装置：如下图所示。
(2)实验条件：金属箔是由重金属原子组成，很薄，厚度接近单原子的直径，全部设备装在真空环境中，因为α粒子很容易使气体电离，在空气中只能前进几厘米。显微镜可在底盘上旋转，可在360°的范围内进行观察。
(3)实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数沿原方向前进，少数发生较大角度偏转，极少数偏转角度大于90°，甚至被弹回。
α粒子的大角度散射现象无法用汤姆孙的原子模型解释，α粒子散射实验的结果揭示了：①原子内部绝大部分是空的；②原子内部有一个很小的“核”。
2．核式结构模型对α粒子散射实验的解释
(1)因为原子核很小，原子的大部分空间是空的，大部分α粒子穿过金箔时离核很远，受到的库仑力很小，运动几乎不受影响，因而大部分α粒子穿过金箔后，运动方向几乎不改变。
(2)只有少数α粒子从原子核附近飞过，受到原子核的库仑力较大，才发生较大角度的偏转。
3．核式结构学说
(1)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的质量都集中在原子核内，电子绕核运转。
(2)电子由离核近的轨道跃迁到离核远的轨道，能量增加，电势能增加，动能减少，受到的库仑力变小。 (上海理工大学附中2015～2016学年高二下学期期中)如图所示为卢瑟福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 ( )典例 1C
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粒子撞击到金原子后产生的反弹
解题指导：以“α粒子散射实验”的现象和核式结构模型入手解答。
解析：放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，说明大多数粒子基本不偏折，可知金箔原子内部很空旷，故A错误；放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数极少，说明极少粒子发生大角度偏折，故B错误；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，故C正确；主要原因是α粒子接近金原子后，因库仑力作用，且质量较大，从而出现的反弹，故D错误。二、氢原子光谱问题
1．氢原子的能级图
(1)能级图如图所示：典例 2D 解题指导：根据氢原子能级跃迁规律分析求解。触 及 高 考近几年高考对本章内容考查较少，考查重点是α粒子散射实验、玻尔理论、氢原子光谱及氢原子的能级结构，有时单独考查，有时与其他知识综合考查。考查形式有选择题、填空题。 (2018·天津卷，5)氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线Hα、Hβ、Hγ和Hδ，都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n＝2的能级时发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定 ( )
A．Hα对应的前后能级之差最小
B．同一介质对Hα的折射率最大
C．同一介质中Hδ的传播速度最大
D．用Hγ照射某一金属能发生光电效应，则Hβ也一定能例 题A 一、考题探析1．(多选)(2016·海南物理，17)下列说法正确的是 ( )
A．爱因斯坦在光的粒子性的基础上，建立了光电效应方程
B．康普顿效应表明光子只具有能量，不具有动量
C．玻尔成功地解释了氢原子光谱的实验规律
D．卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子的核式结构模型
E．德布罗意指出微观粒子的动量越大，其对应的波长就越长ACD 二、临场练兵 2．(2016·北京理综，13)处于n＝3能级的大量氢原子，向低能级跃迁时，辐射光的频率有 ( )
A．1种 B．2种
C．3种 D．4种
解析：大量氢原子从n＝3能级向低能级跃迁时，能级跃迁图如图所示，有3种跃迁情况，故辐射光的频率有3种，选项C正确。C 3．(多选)(2018·浙江卷，15)氢原子的能级图如图所示，关于大量氢原子的能级跃迁，下列说法正确的是(可见光的波长范围4.0×10－7～7.6×10－7m，普朗克常量h＝6.6×10－34J·s，真空中的光速c＝3.0×108m/s) ( )BC A．氢原子从高能级跃迁到基态时会辐射γ射线
B．氢原子处在n＝4能级，会辐射可见光
C．氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，辐射的光具有显著的热效应
D．氢原子从高能级向n＝2能级跃迁时，辐射的光在同一介质中传播速度最小的光子能量为1.89eV课件41张PPT。第十八章原子结构〔情 景 切 入〕
世界是物质的。物质是绚丽多彩的：火红的太阳，蔚蓝的大海。还有一些物质是肉眼无法感知到的。物质是有结构的，组成物质的原子可以再分吗？它有什么样的结构呢？道尔顿、汤姆孙、卢瑟福、玻尔等物理学家心目中的原子是什么样的呢？学了本章内容，你就能回答以上问题了。〔知 识 导 航〕
本章内容以人们认识微观世界的过程为线索，介绍了历史上著名的实验及根据实验得出的关于电子的发现、原子结构、原子光谱和激光的产生的基础知识。
本章内容可分为二个单元：第一单元(第1～2节)主要介绍了电子及原子结构的发现、发展过程。第二单元(第3～4节)主要讲了氢原子光谱的实验规律及玻尔理论。
本章的重点是原子的核式结构及氢原子的能级跃迁。本章的难点是人类研究微观世界的方法、原子的能级跃迁。
〔学 法 指 导〕
1．学习本章时要注意沿着历史的足迹，了解和认识人类发现电子、原子结构探索的过程，体会科学家研究问题的方法精髓：大胆猜想，设计实验检验的科学思维方法，了解原子结构理论在现代科学技术中的应用。
2．要理解α粒子散射实验，对α粒子散射实验的实验装置、怎样观察实验现象都要十分清楚。可采用逆向思维，结合原子的核式结构模型来加深理解实验中绝大多数α粒子不发生偏转，少数α粒子发生较大角度偏转，极少数α粒子偏转角度超过90°的原因。
3．卢瑟福的核式结构模型与玻尔原子模型是两个重要的原子模型，知识它们的相同点在于带正电的核处在圆心上，电子绕核做经典的圆周运动。不同点是玻尔引入了量子化，认为电子的轨道半径和能量值是不连续的。
4．结合能级图深刻理解氢原子能级跃迁问题，知道原子跃迁的条件是光子能量符合两个轨道之间的能量差。知道电离是一种特殊的跃迁。会结合能级图计算氢原子跃迁时释放或吸收光子的频率。第一节 电子的发现 学 习 目 标 知 识 导 图课 前 预 习1．演示实验
如图所示，真空玻璃管中K是金属板制成的________，接感应线圈的负极，A是金属环制成的________，接感应线圈的正极，接通电源后，感应线圈产生的__________的高电压加在两个电极之间。可观察管端玻璃壁上亮度的变化。知识点 1阴极射线阴极 阳极 近万伏
2．实验现象
德国物理学家普吕克尔在类似的实验中看到玻璃壁上______________及管中物体在玻璃壁上的______。
3．阴极射线
荧光是由于玻璃受到________发出的某种射线的撞击而引起的，这种射线被命名为____________。淡淡的荧光 影 阴极 阴极射线 1．汤姆孙的探究方法
(1)让阴极射线分别通过电场或磁场，根据偏转现象，证明它是__________的粒子流并求出了其比荷。
(2)换用不同的阴极做实验，所得________的数值都相同，是氢离子比荷的近________倍。证明这种粒子是构成各种物质的共同成分。
(3)进一步研究新现象，不论是由于正离子的轰击，紫外光的照射，金属受热还是放射性物质的自发辐射，都能发射同样的____________——电子。由此可见，电子是原子的____________，是比原子更________的物质单元。知识点 2电子的发现带负电 比荷 两千 带电粒子 组成部分 基本 电子电荷量 量子化 1.602×10－19 9.1×10－31 1836
4．电子发现的重大意义
电子是人类发现的第一个比原子小的粒子。电子的发现，打破了原子____________的传统观念，使人们认识到原子不是组成物质的________微粒，原子本身也有内部________。从此，原子物理学飞速发展，人们对物质结构的认识进入了一个新时代。不可再分 最小 结构 『判一判』
(1)阴极射线本质是氢原子。 ( )
(2)阴极射线本质是电磁波。 ( )
(3)物体的带电荷量可以是任意值。 ( )
(4)物体带电荷量的最小值为1.6×10－19C。 ( )
(5)阴极射线在真空中沿直线传播。 ( )×
×
×
√
√ 『选一选』
(多选)1897年英国物理学家汤姆孙发现了电子并被称为“电子之父”，下列关于电子的说法正确的是 ( )
A．汤姆孙通过阴极射线在电场和磁场中的运动得出了阴极射线是带负电的粒子的结论，并求出了阴极射线的比荷
B．汤姆孙通过光电效应的研究，发现了电子
C．电子的质量是质子质量的1836倍
D．汤姆孙通过对不同材料做阴极发出的射线研究，并研究光电效应等现象，说明电子是原子的组成部分，是比原子更小的基本的物质单元
解析：汤姆孙和他的学生测出阴极射线的电荷及比荷。AD 『想一想』
如图所示为汤姆孙的气体放电管。
(1)在金属板D1、D2之间加上如图所示的电场时，发现阴极射线向下偏转，说明它带什么性质的电荷？
(2)在金属板D1、D2之间单独加哪个方向的磁场，可以让阴极射线向上偏转？
答案：(1)带负电 (2)垂直纸面向外
解析：(1)阴极射线在电场中向下偏转，说明射线带负电。
(2)要使带负电的阴极射线向上偏转，根据左手定则可知，需加垂直纸面向外的磁场。
课 内 探 究在如图所示的演示实验中，K和A之间加上近万伏的高电压后，玻璃管壁上观察到什么现象？该现象说明了什么问题？
提示：玻璃管壁上观察到淡淡的荧光及管中物体在玻璃管壁上的影，这说明阴极能够发出某种射线，并且撞击玻璃引起荧光。探究一 对阴极射线的理解 1．现象：真空玻璃管两极加上高电压，玻璃管壁上发出荧光及管中物体在玻璃壁上的影。
2．命名：德国物理学家戈德斯坦将阴极发出的射线命名为阴极射线。
3．猜想：
(1)阴极射线是一种电磁辐射。
(2)阴极射线是带电微粒。
4．验证：英国物理学家汤姆孙让阴极射线在电场和磁场中偏转，发现阴极射线带负电并测出了粒子的比荷，从而发现了电子。
5．实验：密立根通过“油滴实验”精确测定了电子的电荷量和电子的质量。 (单选)如图所示，在阴极射线管正上方平行放一通有强电流的长直导线，则阴极射线将 ( )
A．向纸内偏转
B．向纸外偏转
C．向下偏转
D．向上偏转
解题指导：阴极射线的本质是电子流。
解析：通电直导线的电流方向向左，由安培定则可判断导线下方的磁场垂直于纸面向外，组成阴极射线的粒子是电子，电子向右运动，由左手定则可知电子向上偏转。故选D。 典例 1D
〔对点训练1〕 关于阴极射线，下列说法正确的是 ( )
A．阴极射线就是稀薄气体导电时的辉光放电现象
B．阴极射线是在真空管内由正极放出的电子流
C．阴极射线是由德国物理学家戈德斯坦命名的
D．阴极射线就是X射线
解析：阴极射线是在真空管中由负极发出的电子流，故A、B错误；最早由德国物理学家戈德斯坦在1876年提出并命名为阴极射线，故C正确；阴极射线本质是电子流，故D错误。C 带电粒子的比荷有哪些测定方法？
提示：两种方法——电偏转、磁偏转探究二 电子比荷的测定方法 如图所示，是对光电管产生的光电子进行荷质比测定的原理图。两块平行金属板间距为d，其中N为锌板，受紫外光照射后将激发出沿不同方向运动的光电子，开关S闭合，电流表A有读数，若调节变阻器R，逐渐增大极板间的电压，A表读数逐渐减小，当电压表示数为U时，A表读数恰好为零；断开S，在MN间加上垂直纸面的匀强磁场，当磁感应强度为B时，A表读数也恰好为零。求光电子的比荷e/m的表达式。典例 2〔对点训练2〕 如图所示，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，求电子的比荷。素 养 提 升1．电子的电荷量
1910年美国物理学家密立根通过著名的“油滴实验”简练精确地测定了电子的电量。电子电荷的现代值为e＝1.602×10－19C。
2．电子电荷量的测定
(1)密立根实验的原理电子电荷量的测定a．如图所示，两块平行放置的水平金属板A、B与电源相连接，使A板带正电，B板带负电。从喷雾器喷嘴喷出的小油滴经上面的金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场中。案 例
其次实验得q的测量值见下表(单位：10－19C)
分析这些数据可知：_____________________________________________ __________________________。
解析：mg－Eq＝0，mg－kv＝0，解得q＝kv/E。油滴的带电荷量是1.6×10－19C的整数倍，故电荷的最小电荷量为1.6×10－19C。 油滴的带电荷量是1.6×10－19C的整数倍，故电荷的最小电荷量为1.6×10－19C 课件34张PPT。第十八章原子结构第二节 原子的核式结构模型 学 习 目 标 知 识 导 图课 前 预 习汤姆孙在发现电子后，便投入了对原子内部结构的探索，他运用丰富的想象，提出了原子________模型(如图所示)。在这个模型里，汤姆孙把原子看作一个球体，正电荷________地分布在整个球内，电子象枣糕上的枣子一样嵌在球中，被__________吸引着。原子内正、负电荷________，因此原子的整体呈______性。知识点 1汤姆孙的枣糕式模型枣糕 均匀 正电荷 相等 中 1909～1911年卢瑟福和他的助手做了用α粒子轰击金箔的实验，获得了重要的发现。
1．实验装置(如图所示)
说明：(1)整个实验过程在真空中进行。
(2)金箔很薄，α粒子(He核)很容易穿过。知识点 2α粒子散射实验
2．实验结果
绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿__________________，但是有少数α粒子发生了________的偏转，极少数粒子被____________。
3．实验意义
卢瑟福通过α粒子散射实验，否定了汤姆孙的原子模型，建立了____________模型。原来的方向前进 较大 反向弹回 核式结构 卢瑟福依据α粒子散射实验的结果，提出了原子核的核式结构： 原子中心有一个很小的核，叫__________，原子的全部______电荷和几乎全部________都集中在核里，带负电的________在核外空间绕核旋转。(如图所示)知识点 3卢瑟福的核式结构模型原子核 正 质量 电子 原子核的电荷数等于核外________数，接近于原子序数，原子核大小的数量级为________m，原子大小数量级为________m，两者相差十万倍之多，可见原子内部十分“空旷”。若原子相当于一个立体的足球场的话，则原子核就象足球场中的一粒米。知识点 4原子核的电荷与尺度电子 10－15 10－10 『判一判』
(1)汤姆孙的枣糕式模型认为原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内。 ( )
(2)α粒子散射实验中绝大多数α粒子都发生了较大偏转。 ( )
(3)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。 ( )
(4)原子核的电荷数等于核中的中子数。 ( )
(5)对于一般的原子，由于原子核很小，所以内部十分空旷。 ( )√
×
√
×
√ 『选一选』
英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，为了解释实验结果，提出了原子的核式结构学说，如图所示，O表示金原子核的位置，曲线ab和cd表示经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹，能正确反映实验结果的图是 ( )
解析：α粒子散射实验的原因是α粒子与金原子核间存在库仑斥力，因此，仅有D图正确。D
『想一想』
有人认为α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到了金箔原子上，好像两个玻璃球的碰撞一样发生的反弹，这种观点正确吗？
答案：不正确
解析：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，在微观领域库仑斥力非常强大，二者无法碰在一起。课 内 探 究如图所示为α粒子散射的实验装置。实验过程中，α粒子为什么会发生大角度散射？
提示：α粒子受到原子核的库仑力探究一 α粒子散射实验 1．α粒子的散射实验否定了汤姆孙的原子模型
(1)α粒子在穿过原子之间时，所受周围的正、负电荷作用的库仑力是平衡的，α粒子不会发生偏转。
(2)α粒子正对着电子射来，质量远小于α粒子的电子不可能使α粒子发生明显偏转，更不可能使它反弹。
2．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粒子就象穿过“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，偏转角才很大，而这种机会很少。
(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。
特别提醒：(1)α粒子与原子核之间的万有引力远小于两者之间的库仑斥力，因而可以忽略不计。
(2)α粒子并没有与金原子核直接发生碰撞，偏转的原因是库仑斥力影响的结果。 (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，它占有原子体积的极小部分
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典例 1AC
解题指导：正确理解实验现象，并对实验现象正确科学分析与解释是解题的关键。
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、C正确；极少数发生大角度偏转，说明受到金原子核明显力作用的空间在原子内很小，α粒子偏转，而金原子核未动，说明金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，α粒子打在电子上，α粒子不会有明显偏转，故B错误，D错误。〔对点训练1〕 如图所示为α粒子散射实验装置，粒子打到荧光屏上都会引起闪烁，若将带有荧光屏的显微镜分别放在图中A、B、C、D四处位置。则这四处位置在相等时间内统计的闪烁次数符合事实的是 ( )
A．1305、25、7、1
B．202、405、625、825
C．1202、1010、723、203
D．1202、1305、723、203
A 解析：根据α粒子散射实验的统计结果，大多数粒子能按原来方向前进，少数粒子方向发生了偏转，极少数粒子偏转超过90°，甚至有的被反向弹回。所以在相等时间内A处闪烁次数最多，其次是B、C、D三处，并且数据相差比较大，所以只有选项A符合事实。人们对原子结构的认识经历了几个不同的阶段，其中有：
人们对原子结构认识的先后顺序排列是怎样的？
提示：BCAD
解析：人们对原子结构的认识先后经历了汤姆孙模型、卢瑟福模型、玻尔模型、电子云模型。探究二 原子的核式结构模型与原子核的组成
2．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。
3．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。
4．原子核的大小
原子的半径数量级为10－10m，原子核半径的数量级为10－15m，原子核的半径只相当于原子半径的十万分之一，体积只相当于原子体积的10－15。
(多选)关于原子的核式结构模型，下列说法正确的是 ( )
A．原子中绝大部分是“空”的，原子核很小
B．电子在核外绕核旋转的向心力是原子核对它的库仑力
C．原子的全部电荷和质量都集中在原子核里
D．原子核的直径的数量级是10－10m
解题指导：正确理解卢瑟福原子核式结构模型是解题关键。
解析：因为原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核内，而原子核又很小，所以原子内绝大部分区域是“空”的，A正确，C错误；电子绕原子核的圆周运动是原子核与电子间的库仑引力提供向心力，B正确；原子核直径的数量级是10－15m，原子直径的数量级是10－10m，D错误。典例 2AB 〔对点训练2〕 (多选)下列关于原子核式结构理论说法正确的是 ( )
A．是通过发现电子现象得出来的
B．原子的中心有个核，叫作原子核
C．原子的正电荷均匀分布在整个原子中
D．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外旋转
解析：原子的核式结构模型是在α粒子的散射实验结果的基础上提出的，A错误。原子中绝大部分是空的，带正电的部分集中在原子中心一个很小的范围，称为原子核，B正确，C错误。原子核集中了原子全部正电荷和几乎全部质量，带负电的电子在核外旋转，D正确。BD 素 养 提 升α粒子散射过程中的受力及能量转化情况
2．库仑力对α粒子的做功情况
(1)当α粒子靠近原子核时，库仑力做负功，电势能增加。
(2)当α粒子远离原子核时，库仑力做正功，电势能减小。
3．α粒子的能量转化情况
仅有库仑力做功，能量只在电势能和动能之间相互转化，而总能量保持不变。案 例答案：2.7×10－14m课件33张PPT。第十八章原子结构第三节 氢原子光谱 学 习 目 标 知 识 导 图课 前 预 习1．定义
用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按________展开，获得____________(频率)和强度分布的记录，即光谱。
2．分类
(1)线状谱：由________________组成的光谱。
(2)连续谱：由____________的光带组成的光谱。知识点 1光谱波长 光的波长 一条条的亮线 连在一起
3．特征谱线
各种原子的发射光谱都是__________，且不同原子的亮线位置________，故这些亮线称为原子的________谱线。
4．光谱光析
由于每种原子都有自己的____________，可以利用它来鉴别________和确定物质的____________，这种方法称为光谱分析，它的优点是__________高，样本中一种元素的含量达到_________时就可以被检测到。线状谱 不同 特征 特征谱线 物质 组成成分 灵敏度 10－10g 知识点 2氢原子光谱的实验规律电子 原子结构 分立 1．核式结构模型的成就
正确地指出了__________的存在，很好的解释了_________________。
2．经典理论的困难
经典物理学既无法解释原子的__________又无法解释原子光谱的____________。知识点 3经典理论的困难原子核 α粒子散射实验 稳定性 分立特征 『判一判』
(1)各种原子的明线光谱中的明线和它吸收光谱中的暗线必定一一对应。 ( )
(2)炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱。 ( )
(3)巴耳末公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的。 ( )
(4)分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素。 ( )
(5)经典物理学可以很好地应用于宏观世界，也能解释原子世界的现象。 ( )×
√
√
√
× AC 解析：巴耳末公式是分析氢原子的谱线得到的一个公式，它只反映氢原子谱线的一个线系，故A正确，D错误；公式中的n只能取不小于3的正整数，B错误，C正确。『想一想』
能否根据对月光的光谱分析确定月球的组成成分？
答案：不能。月球不能发光，它只能反射太阳光，故其光谱是太阳的光谱，对月光进行光谱分析确定的并非月球的组成成分。课 内 探 究早在17世纪，牛顿就发现了白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，如图所示。研究光谱有哪方面的意义？
提示：光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的重要途径。探究一 光谱和光谱分析 1．光谱的分类
2．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暗线，是一种吸收光谱。
(2)对太阳光谱的解释：阳光中含有各种颜色的光，但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吸收它自己特征谱线的光，然后再向四面八方发射出去，到达地球的这些谱线看起来就暗了，这就形成了连续谱背景下的暗线。
3．光谱分析
这种方法的优点是非常灵敏而且迅速。某种元素在物质中的含量达10－10克，就可以从光谱中发现它的特征谱线将其检查出来。光谱分析在科学技术中有广泛的应用：
(1)检查物质的纯度。
(2)鉴别和发现元素。
(3)天文学上光谱的红移表明恒星的远离等等。特别提醒：光谱分析可以使用发射光谱中的线状谱，也可以使用吸收光谱，因它们都有原子自身的特征谱线，但不能使用连续光谱。 (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，不能用连续光谱
D．我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分
解题指导：要明确光谱和物质发光的对应关系，炽热的固体、液体和高压气体发出的是连续光谱，而稀薄气体发射的是线状谱。典例 1BC 解析：太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续光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光谱，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，D错误；光谱分析只能是线状谱和吸收光谱，连续光谱是不能用来做光谱分析的，所以C正确；煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯都是稀薄气体发出的光，产生的光谱都是线状谱，B正确。 〔对点训练1〕 (多选)如图甲所示是a、b、c、d四种元素的线状谱，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是 ( )
A．a元素 B．b元素
C．c元素 D．d元素解析：把矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，b、d元素的谱线在该线状谱中不存在，故B、D正确。BD 氢原子是自然界中最简单的原子，对它的光谱线的研究获得的原子内部结构的信息，对于研究更复杂的原子的结构有指导意义。从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图所示，氢原子的光谱为线状谱。
试分析氢原子光谱的分布特点。
提示：在氢原子光谱图中的可见光区内，由右向左，相邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性。探究二 氢原子光谱的实验规律 1．氢原子光谱实验
在充有稀薄氢气的放电管两极间加上2kV～3kV的高压，使氢气放电，氢原子在电场的激发下发光，通过分光镜观察氢原子的光谱。(实验装置如图所示)2．实验现象
在可见光区内，观察到波长分别为656.47nm、486.27nm、434.17nm、410.29nm的四条谱线，分别用符号Hα、Hβ、Hγ、Hδ 表示。(见下图)
4．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，也都满足与巴其末公式类似的关系式。解题指导：注意氢原子光谱可见光区的四条谱线对应n的取值分别为3,4,5,6，n的取值越小，波长越大。典例 2D 〔对点训练2〕 对于巴耳末公式下列说法正确的是 ( )
A．所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应
B．巴耳末公式只确定了氢原子发光的可见光部分的光的波长
C．巴耳末公式确定了氢原子发光一组谱线的波长，其中既有可见光，又有紫外光
D．巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长
解析：巴耳末公式只确定了氢原子发光中的一组谱线的波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子的发光，故A、D错误；巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它也适用于可见光和紫外光，故B错误，C正确。C 素 养 提 升 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发射光谱
B．冶炼时的炼钢炉流出的铁水的光谱是线状谱
C．光谱都可以用于物质成分的分析
D．分析恒星的光谱，可以确定该恒星的化学成分
易错分析：不明确太阳光经过太阳大气层射到地球后，已是吸收光谱，而错选A；不明确光谱分析的本质，认为光谱都可以用于物质成分的分析而错选C。易错点：对光谱和光谱分析认识不正确案 例D
正确解答：因为太阳光谱为吸收光谱，故A错误；高温铁水是炽热液体，所产生的光谱为连续谱，B错误；线状谱(明线光谱)、吸收光谱的谱线是原子的特征谱线，是原子辐射、吸收光子产生的光谱，可用于光谱分析。而连续谱无原子的特征谱线，故不能应用于光谱分析，C错误；除恒星外的行星、卫星自身不发光，它们能反射太阳光，所以可利用光谱分析判断恒星的化学组成，故D正确。
正确答案：D课件41张PPT。第十八章原子结构第四节 玻尔的原子模型 学 习 目 标 知 识 导 图课 前 预 习1．轨道假设
轨道量子化：原子中的电子在__________的作用下，绕原子核做圆周运动，电子运动轨道的________不是任意的，而是________化的。电子在这些轨道上绕核的转动是________的，不产生________辐射。
知识点 1玻尔原子理论的基本假设库仑力 半径 量子 稳定 电磁
2．定态假设
(1)定态：当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的________。原子在不同的________中具有不同的能量，因此，原子的能量是________化的。这些________化的能量值叫做________，原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为________。
(2)基态：能量最______的状态叫做基态。
(3)激发态：基态________的能量状态叫做激发态。状态 状态 量子 量子 能级 定态 低 之外
3．跃迁假设
电子从能量________的定态轨道跃迁到能量________的定态轨道时，会向外辐射能量，辐射的能量是____________的，光子的能量由两个能级的__________决定。
hν＝Em－En
这个式子称为频率条件，也叫辐射条件，式中的h为普朗克常量，ν为光子的________。较高 较低 一份一份 能量差 频率 1．氢原子的能级图知识点 2玻尔理论对氢光谱的解释2．解释巴耳末公式
(1)按照玻尔理论，原子从高能级(如从E3)跃迁到低能级(如到E2)时辐射的光子的能量为hν＝__________。
(2)巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和之后所处的____________的量子数n和2。并且理论上的计算和实验测量的______________符合得很好。
3．解释气体导电发光
通常情况下，原子处于基态，基态是最稳定的，原子受到电子的撞击，有可能向上跃迁到__________，处于激发态的原子是__________的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出________，最终回到基态。E3－E2 定态轨道 里德伯常量 激发态 不稳定 光子
4．解释氢原子光谱的不连续性
原子从较高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等于前后____________，由于原子的能级是________的，所以放出的光子的能量也是________的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。
5．解释不同原子具有不同的特征谱线
不同的原子具有不同的结构，________各不相同，因此辐射(或吸收)的____________也不相同。两能级差 分立 分立 能级 光子频率 1．玻尔理论的成功之处
玻尔理论第一次将____________引入原子领域。
提出了________和________的概念，成功解释了__________光谱的实验规律。
2．玻尔理论的局限性
过多地保留了________理论，即保留____________的观念，把电子的运动看做经典力学描述下的________运动。知识点 3玻尔理论的局限性量子观念 定态 跃迁 氢原子 经典 经典粒子 轨道
3．电子云
原子中的电子________确定的坐标值，我们只能描述电子在某个位置出现________的多少，把电子这种________分布用疏密不同的点表示时，这种图象就像云雾一样分布在原子核周围，故称电子云。
没有 概率 概率 『判一判』
(1)玻尔认为电子运动轨道半径是任意的，就像人造地球卫星，能量大一些，轨道半径就会大点。 ( )
(2)玻尔认为原子的能量是量子化的，不能连续取值。 ( )
(3)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。 ( )
(4)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。 ( )
(5)玻尔的原子理论模型可以很好的解释氦原子的光谱现象。 ( )
(6)电子的实际运动并不是具有确定坐标的质点的轨道运动。 ( )×
√
×
×
×
√ 『选一选』
如图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，其中 ( )
A．频率最大的是A
B．波长最长的是C
C．频率最大的是C
D．波长最长的是BB
『想一想』
电子在核外的运动真的有固定轨道吗？玻尔理论中的轨道量子化又如何解释？
答案：在原子内部，电子绕核运动并没有固定的轨道，只不过当原子处于不同的定态时，电子出现在rn＝n2r1处的几率大。课 内 探 究右图为分立轨道示意图。
(1)电子的轨道有什么特点？
(2)氢原子只有一个电子，电子在这些轨道间跃迁时伴随什么现象发生？
提示：(1)电子的轨道是不连续的，是量子化的。(2)电子在轨道间跃迁时会吸收光子或放出光子。探究一 对玻尔理论的理解 1．轨道量子化
(1)轨道半径只能是一些不连续的、某些分立的数值。
(2)轨道半径公式：rn＝n2r1，式中n称为量子数，对应不同的轨道，只能取正整数。氢原子的最小轨道半径r1＝0.53×10－10m。 (多选)玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有 ( )
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
典例 1ABC
解题指导：应注意电子绕核做圆周运动时，不向外辐射能量，原子辐射的能量与电子绕核运动无关。
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。电子跃迁时辐射的光子的频率与能级差有关，与电子绕核做圆周运动的频率无关，故D错误，A、B、C正确。
〔对点训练1〕 (多选)由玻尔理论可知，下列说法中正确的是 ( )
A．电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波
B．处于定态的原子，其电子做变速运动，但它并不向外辐射能量
C．原子内电子的可能轨道是连续的
D．原子的轨道半径越大，原子的能量越大
解析：按照经典物理学的观点，电子绕核运动有加速度，一定会向外辐射电磁波，很短时间内电子的能量就会消失，与客观事实相矛盾，由玻尔假设可知选项A、C错，B正确；原子轨道半径越大，原子能量越大，选项D正确。 BD 根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图所示。电子处在n＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离近还是远？当大量He＋处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线共有几条？
提示：近 6探究二 氢原子跃迁的规律1．能级图的理解
(1)能级图中n称为量子数，E1代表氢原子的基态能量，即量子数n＝1时对应的能量，其值为－13.6eV。En代表电子在第n个轨道上运动时的能量。
(2)作能级图时，能级横线间的距离和相应的能级差相对应，能级差越大，间隔越宽，所以量子数越大，能级越密，竖直线的箭头表示原子跃迁方向，长度表示辐射光子能量的大小，n＝1是原子的基态，n→∞是原子电离时对应的状态。
(3)氢原子从高能级向n＝1,2,3的能级跃迁时发出的光谱线分别属于赖曼系，巴耳末系和帕邢系(如图)4．使原子能级跃迁的两种粒子——光子与实物粒子
(1)原子从低能级向高能级跃迁：吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足hν＝E末－E初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E初向高能级E末跃迁，而当光子能量hν大于或小于E末－E初时都不能被原子吸收。
(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全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E＝En－Ek)，就可使原子发生能级跃迁。
(3)当光子能量大于或等于13.6eV时，也可以被氢原子吸收，使氢原子电离；当氢原子吸收的光子能量大于13.6eV时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能。 用能量为12.75eV的光子照射一群处于基态的氢原子，已知氢原子的基态能量E1＝－13.6eV，普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，求：
(1)这群氢原子的光谱共有几条谱线？
(2)这群氢原子发出的光子的最大频率是多少？
(3)这群氢原子发出的光子的最长波长是多少？典例 2答案：(1)6条 (2)3.1×1015Hz (3)1.884×10－6m〔对点训练2〕 (北京市临川育人学校2017～2018高三下学期期中)如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光。在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是 ( )C 素 养 提 升1．注意一群原子和一个原子
氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了。
2．注意间接跃迁与直接跃迁
原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁．两种情况下辐射(或吸收)光子的频率可能不同。原子跃迁时需注意的几个问题3．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，这是因为原子一旦电离，原子结构即被破坏，因而不再遵守有关原子结构的理论。如基态氢原子的电离能为13.6eV，只要能量大于或等于13.6eV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。至于实物粒子和原子碰撞的情况，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两定态能量之差，就可使原子受激发而向较高能级跃迁。
(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10.2eV的光子照射 B．用11eV的光子照射
C．用14eV的光子照射 D．用11eV的电子碰撞案 例ACD
解析：由玻尔理论可知，氢原子在各能级间跃迁时，只吸收能量值刚好等于某两个能级之差的光子。由氢原子能级图知道10.2eV刚好等于n＝2和n＝1两能级之差，而11eV则不是氢原子基态和任一定态能量之差，故处于基态的氢原子只吸收前者，而不吸收后者。对于14eV的光子其能量大于氢原子的电离能(即13.6eV)。足以使处于基态的氢原子电离，使电子成为自由电子，因而不受玻尔跃迁条件的束缚。用电子去碰撞氢原子时，入射电子的动能可全部或部分地被氢原子吸收，所以如果入射电子的动能大于基态和某个激发态的能量之差，也可使氢原子激发。故正确答案为A、C、D。
