4.4.1 氢原子光谱和玻尔的原子模型+教学课件 高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

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第1课时　氢原子光谱和玻尔的原子模型 第四章 原子结构和波粒二象性学习目标1.了解光谱、连续谱和线状谱等概念；2.知道氢原子光谱的实验规律；3.知道经典物理的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱分力特性；4.知道玻尔原子理论基本假设的主要内容；5.了解能级、能级跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念。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．定义用棱镜或者光栅把光按波长(频率)展开，得到光的波长(频率)成分和强度分布的记录，即光谱。光谱线状谱连续谱2．分类吸收光谱(1) 连续光谱由连续分布的一切波长的光组成的光谱叫做连续谱。炽热的固体、液体及高压气体的光谱是连续谱，例如：白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水发出的光都形成连续谱。炽热的固体炽热的液体高压气体(2) 线状谱只含有一些不连续的亮线的光谱叫线状谱。线状谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是线状谱。线状谱是由游离状态的原子发射的，也叫原子光谱。各种原子的发射光谱都是线状光谱，说明原子只发出几种特定频率的光。不同原子的亮线位置（谱线）不同，说明不同原子的发光频率不同。因此线状光谱的谱线被称为原子的特征谱线。(3)吸收光谱：连续谱中某些波长的光被物质吸收后的光谱各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的发射光谱中的一条明线相对应。铜——蓝色火焰钠——橙黄色火焰锶——红色火焰钡——绿色火焰3．光谱分析(1)定义：利用原子的特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分．(2)优点：灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10−13 kg时就可以被检测到。同种物质吸收光谱中的暗线与它线状谱中的明线相对应，线状谱和吸收光谱中的谱线都是原子的特征光谱，都可以用于光谱分析。二、氢原子光谱的实验规律观察光谱的实验装置光谱分析仪气体放电管金属导杆感应圈电源玻璃管中稀薄气体的分子在强电场的作用下会电离，成为自由移动的正负电荷，于是气体变成导体，导电时会发光。氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图所示。可见光区 氢原子光谱的其他线系莱曼线系 红外区还有三个线系帕邢系布喇开系普丰特系紫外线区n = 2，3，4 …n = 4，5，6 …n = 5，6，7 …n = 6，7，8 …三、经典理论的困难卢瑟福原子核式模型很好地解释了α粒子散射实验，无法解释原子光谱的分立特性。核外电子绕核运动事实上：原子是稳定的辐射电磁波频率只是某些确定值四、波尔原子理论的基本假设了解到卢瑟福的原子模型所遇到的困难，他认为产生困难的原因不在于模型本身，而在于经典理论。在巴耳末简洁公式、普朗克关于黑体辐射的量子论和爱因斯坦光子说的启发下，玻尔大胆提出自己的原子结构假说。轨道量子化能量量子化跃迁假说玻尔原子理论的基本假设内容1．轨道量子化与定态(1)电子的轨道是量子化的围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值且电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射。(2)原子的能量只能取一系列特定的值原子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态。原子的不同的状态中具有不同的能量，所以原子的能量也量子化的。轨道图能级图 这些量子化的能量值叫作能级。原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为定态。能量最低的状态叫作基态，其他的状态叫作激发态。2．频率条件跃迁：原子由一个能量态变为另一个能量态的过程称为跃迁。当电子从能量较高的定态轨道（其能量记为En）跃迁到能量较低的定态轨道（能量记为Em，m