4.4 氫原子光譜和波爾的原子模型-2021-2022學(xué)年高二物理 課件（人教版2019選擇性必修第三冊(cè)）

第4節(jié)氫原子光譜和波爾的原子模型

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一、光譜1.發(fā)射光譜:物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜第4節(jié)氫原子光譜和波爾的原子模型

平行光管標(biāo)度管三棱鏡觀察管研究光譜的儀器：分光鏡標(biāo)度管分光鏡連續(xù)光譜:

例:白熾燈絲、燭焰、熾熱的鋼水發(fā)出的光由連續(xù)分布的一切波長(zhǎng)的光組成產(chǎn)生條件：熾熱的固、液和高壓氣體發(fā)光形成的一、光譜1.發(fā)射光譜:物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜第4節(jié)氫原子光譜和波爾的原子模型

高壓電源光譜管稀薄氫氣線狀光譜:

只含有一些不連續(xù)的亮線的光譜產(chǎn)生條件：稀薄氣體或金屬蒸氣發(fā)光形成的連續(xù)光譜:

由連續(xù)分布的一切波長(zhǎng)的光組成1.發(fā)射光譜:物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜一、光譜第4節(jié)氫原子光譜和波爾的原子模型

各種元素都只能發(fā)出具有本身特征的某些波長(zhǎng)的光，明線光譜的譜線也叫原子的特征譜線。氫氣鈉蒸氣光譜中產(chǎn)生的一組暗線，每條暗線的波長(zhǎng)都跟那種氣體原子的特征譜線相對(duì)應(yīng)。注意：1.氣體原子吸收的光，恰好就是這種原子發(fā)出的光高溫物體發(fā)出的白光通過(guò)較低溫度稀薄氣體時(shí)，2.吸收光譜:

某些波長(zhǎng)的光被稀薄氣體吸收后產(chǎn)生的光譜2.太陽(yáng)的光譜是吸收光譜。1.發(fā)射光譜:物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜一、光譜太陽(yáng)光譜放大太陽(yáng)的光譜，發(fā)現(xiàn)其中有很多暗線第4節(jié)氫原子光譜和波爾的原子模型

連續(xù)光譜H的發(fā)射光譜鈉的發(fā)射光譜鈉的吸收光譜各種光譜太陽(yáng)的吸收光譜太陽(yáng)的光譜中為什么會(huì)有這些吸收光譜的暗線呢？人們很快意識(shí)到：太陽(yáng)發(fā)出的是連續(xù)光譜，在經(jīng)過(guò)太陽(yáng)高空的稀薄大氣層時(shí)肯定就被吸收了。這樣人們就知道太陽(yáng)表面大氣層含有什么元素了。人類(lèi)從此掌握了研究星空的鑰匙。但是這樣人類(lèi)仍然不知道恒星內(nèi)部有什么元素？通過(guò)對(duì)光譜得深入分析最終發(fā)現(xiàn)恒星的主要構(gòu)成元素3.光譜分析:根據(jù)原子光譜鑒別物質(zhì)的化學(xué)組成。

鈉的發(fā)射光譜鈉的吸收光譜2.吸收光譜:1.發(fā)射光譜:一、光譜原子為什么會(huì)發(fā)光呢？電子繞原子核旋轉(zhuǎn)，自然向外輻射電磁場(chǎng)，其中氫原子是最簡(jiǎn)單的原子，其光譜也最簡(jiǎn)單。蒸氣的發(fā)射光譜或吸收光譜又叫原子光譜第4節(jié)氫原子光譜和波爾的原子模型

二、氫原子光譜1.巴耳末系：適合可見(jiàn)光的四條譜線及紫外部分譜線一、光譜

思考：波長(zhǎng)最長(zhǎng)的n=？波長(zhǎng)最短的n=？38n=2.3.4....第4節(jié)氫原子光譜和波爾的原子模型

二、氫原子光譜1.巴耳末系：一、光譜2.萊曼線系：

帕邢系布喇開(kāi)系普豐特系適合可見(jiàn)光的四條譜線及紫外部分譜線紫外線區(qū)

3.紅外線系：

第4節(jié)氫原子光譜和波爾的原子模型

氫原子光譜不是不相關(guān)的，而是有內(nèi)在聯(lián)系的。表現(xiàn)在其波數(shù)可用一普遍公式來(lái)表示：其中對(duì)應(yīng)一個(gè)m構(gòu)成一個(gè)譜線系每一譜線的波數(shù)都等于兩項(xiàng)的差數(shù)令稱(chēng)為光譜項(xiàng)。為什么氫原子只能發(fā)出特定波長(zhǎng)（頻率）的光呢？它為什么不能發(fā)出全部頻率的連續(xù)光譜呢？+為什么氫原子只能發(fā)出特定波長(zhǎng)（頻率）的光呢？它為什么不能發(fā)出全部頻率的連續(xù)光譜呢？按照經(jīng)典電磁理論，電子繞核旋轉(zhuǎn)，向外輻射電磁波，能量會(huì)減小。從而造成原子不穩(wěn)定，并在這個(gè)過(guò)程中發(fā)出各種頻率的光這說(shuō)明經(jīng)典的核式結(jié)構(gòu)也是有問(wèn)題的有問(wèn)題怎么辦？自圓其說(shuō)開(kāi)始N.波爾(1885-1962)丹麥物理學(xué)家.1913年玻爾提出了自己的原子結(jié)構(gòu)假說(shuō)。1922年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)三、玻爾原子結(jié)構(gòu)假說(shuō)第4節(jié)氫原子光譜和波爾的原子模型

二、氫原子光譜一、光譜+r1r2r33.軌道躍遷假設(shè)：若吸收光子，由低軌到高軌，高軌能量高，不穩(wěn)定。容易回到低軌道，從而放出光子。2.能量量子化：在相應(yīng)的軌道電子不輻射能量。原子在不同的軌道具有不同的能量。1.軌道量子化:軌道半徑只能是某些分立的數(shù)值。三、玻爾原子結(jié)構(gòu)假說(shuō)光子玻爾從上述假設(shè)出發(fā)，利用庫(kù)侖定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律，計(jì)算出了氫的電子可能的軌道半徑和對(duì)應(yīng)的能量．四、氫原子結(jié)構(gòu)模型+r1r2r33.能級(jí)：氫原子的各個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)的能量值，叫它的能級(jí)。4.基態(tài)：電子處在最低能級(jí)時(shí)叫處于基態(tài)。5.激發(fā)態(tài)：除基態(tài)以外的能量較高的其他能級(jí)注意：En=Ek+EP隨著r增大：En=Ek+EP三、玻爾原子結(jié)構(gòu)假說(shuō)+r1r2r3五、氫原子能級(jí)圖：－－－－－－－－－－－－－－－－１２３４５-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540eVnE∞大量處于n=3能級(jí)的氫原子最多能輻射出幾種光？大量處于n=4能級(jí)的氫原子最多能輻射出幾種光？一個(gè)處于n=4能級(jí)的氫原子最多能輻射出幾種光？3種6種3種1.大量n能級(jí)：2.一個(gè)n能級(jí)：n-1種五、氫原子能級(jí)圖：－－－－－－－－－－－－－－－－１２３４５-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540eVnE∞大量處于n=3能級(jí)的氫原子最多能輻射出幾種光？大量處于n=4能級(jí)的氫原子最多能輻射出幾種光？一個(gè)處于n=4能級(jí)的氫原子最多能輻射出幾種光？3種6種3種1.大量n能級(jí)：2.一個(gè)n能級(jí)：n-1種3.入射光子能量必須等于兩個(gè)能級(jí)差才能被吸收，入射電子能量大于兩個(gè)能級(jí)差也能被吸收，4.如果大于使氫原子電離的入射光子能量也能被吸收玻爾理論雖然把量子理論引入原子領(lǐng)域，提出定態(tài)和躍遷概念，成功解釋了氫原子光譜，不僅解釋了當(dāng)時(shí)已發(fā)現(xiàn)的氫原子光譜，還預(yù)言了一些尚未被發(fā)現(xiàn)的氫原子產(chǎn)生的光譜。N.波爾(1885-1962)丹麥物理學(xué)家。哥本哈根學(xué)派創(chuàng)始人。1922年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)

但對(duì)多電子原子光譜無(wú)法解釋?zhuān)驗(yàn)椴柪碚撊匀灰越?jīng)典理論為基礎(chǔ)。如粒子的觀念和軌道。電子云n=1n=2

由于波爾在量子力學(xué)開(kāi)創(chuàng)性的工作，使他周?chē)奂艘淮笈觳盼锢韺W(xué)家，他們一起在哥本哈根大學(xué)做量子力學(xué)方面的研究。由此形成了一個(gè)學(xué)派：哥布哈根學(xué)派。為首的是丹麥著名物理學(xué)家尼爾斯*玻爾，玻恩、海森伯、泡利以及狄拉克等是這個(gè)學(xué)派的主要成員.并且它對(duì)量子力學(xué)的解釋被稱(chēng)為量子力學(xué)的“正統(tǒng)解釋”.N.波爾(1885-1962)丹麥物理學(xué)家。哥本哈根學(xué)派創(chuàng)始人。1922年獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)

光譜發(fā)射光譜定義：由發(fā)光體直接產(chǎn)生的光譜連續(xù)光譜｛產(chǎn)生條件：熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)光形成的光譜的形式：連續(xù)分布，一切波長(zhǎng)的光都有線狀光譜｛（原子光譜）產(chǎn)生條件：稀薄氣體發(fā)光形成的光譜光譜形式：一些不連續(xù)的明線組成，不同元素的明線光譜不同（又叫特征光譜）吸收光譜定義：連續(xù)光譜中某些波長(zhǎng)的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜產(chǎn)生條件：熾熱的白光通過(guò)溫度較白光低的氣體后，再色散形成的光譜形式：用分光鏡觀察時(shí)，見(jiàn)到連續(xù)光譜背景上出現(xiàn)一些暗線（與特征譜線相對(duì)應(yīng)）各種光譜的特點(diǎn)及成因：課堂練習(xí)1、關(guān)于光譜，下列說(shuō)法中正確的是(

)A、熾熱的液體發(fā)射連續(xù)光譜

B、線狀光譜和吸收光譜都可以對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分析C、太陽(yáng)光譜中的暗線，說(shuō)明太陽(yáng)中缺少與這些暗線相對(duì)應(yīng)的元素D、發(fā)射光譜一定是連續(xù)光譜AB2.對(duì)于巴耳末公式的理解，下列說(shuō)法正確的是（

）

A、此公式是巴耳末在研究氫光譜特征時(shí)發(fā)現(xiàn)的

B、此公式中n可以取任意值，所以氫原子光譜是連續(xù)的

C、此公式中n只能取整數(shù)，故氫原子光譜是線狀譜

D、此公式不但適用于氫原子光譜，還適用于其他原子光譜AC3、對(duì)于原子光譜，下列說(shuō)法正確是（

）

A、原子光譜是不連續(xù)的

B、由于原子都是由原子核和電子組成的，所以各種原子的光譜是相同的