高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第四章 原子结构和波粒二象性4 氢原子光谱和玻尔的原子模型图文课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)选择性必修 第三册第四章 原子结构和波粒二象性4 氢原子光谱和玻尔的原子模型图文课件ppt，共52页。PPT课件主要包含了连在一起，线状谱，特定频率，特征谱线，组成成分，光谱分析，答案吸收光谱，氢原子光谱的实验规律，里德伯常量，原子核等内容，欢迎下载使用。
1.知道光谱、线状谱和连续谱的概念，知道什么是光谱分析(重点)。2.知道氢原子光谱的实验规律。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(难点)。
二、氢原子光谱的实验规律
三、经典理论的困难　玻尔原子理论的基本假设
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？
答案　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。
1.光谱的定义：用棱镜或光栅把物质发出的光按 (频率)展开，获得波长(频率)和 分布的记录。2.分类(1)发射光谱①线状谱：光谱是一条条的 。②连续谱：光谱是 的光带。(2)吸收光谱①定义：连续谱中，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱。②产生条件：炽热物体发出的白光通过温度较低的气体后，再色散形成的。
3.特征谱线：气体中中性原子的发光光谱都是 ，说明原子只发出几种 的光，不同原子的亮线位置 ，说明不同原子的__________不一样，光谱中的亮线称为原子的 。4.光谱分析的应用：利用原子的 ，可以鉴别物质和确定物质的_________，这种方法称为 ，它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10－13 kg时就可以被检测到。
阅读课本“科学漫步”，思考：(1)太阳光谱有什么特点？
答案　在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线。
(2)太阳光谱产生的原因是什么？
答案　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弱了，这就形成了明亮背景下的暗线。
(3)太阳光谱属于哪类光谱？
(1)线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质。(　　)(2)可以利用光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分。(　　)(3)利用发射光谱的线状谱和吸收光谱都可以鉴别物质。(　　)
　关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是A.太阳光谱是连续谱，分析太阳光谱可以知道太阳内部的化学组成B.霓虹灯和炼钢炉中炽热铁水产生的光谱，都是线状谱C.强白光通过酒精灯火焰上的钠盐，形成的是吸收光谱D.进行光谱分析时，可以利用连续谱，也可以用吸收光谱
太阳光谱是吸收光谱，这是由于太阳内部发出的强光经过温度比较低的太阳大气层时产生的，所以A错误；霓虹灯呈稀薄气体状态，因此光谱是线状谱，而炼钢炉中炽热铁水产生的光谱是连续谱，所以B错误；强白光通过酒精灯火焰上的钠盐时，某些频率的光被吸收，形成吸收光谱，所以C正确；发射光谱可以分为连续谱和线状谱，而光谱分析中只能用线状谱和吸收光谱，所以D错误。
　关于原子的特征谱线，下列说法不正确的是A.不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线B.使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸气，可得到钠元素的特征谱线C.可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分D.原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据
不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线，选项A正确；强烈的白光通过低温的钠蒸气时，某些波长的光被吸收产生钠的吸收光谱，故选项B正确；每种原子都有自己的特征谱线，可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分，故选项C正确；α粒子散射实验是原子具有核式结构的有力证据，故选项D错误。
如图所示为氢原子的光谱。
仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？
答案　从右至左，相邻谱线间的距离越来越小。
1.原子内部电子的运动是原子发光的原因。因此 是探索原子结构的一条重要途径。2.氢原子光谱的实验规律满足巴耳末公式：式中R∞为 ，R∞＝1.10×107 m－1，n取整数。3.巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的 光谱的特征。4.其他谱线：除了巴耳末系，氢光谱在 和 光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。
　下列关于巴耳末公式 的理解，正确的是A.巴耳末系的4条谱线位于红外区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，故氢原子光谱是线状谱D.在巴耳末系中n值越大，对应的波长λ越长
此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的四条谱线时得到的，A错误；公式中n只能取大于或等于3的整数，λ不能连续取值，故氢原子光谱是线状谱，B错误，C正确；根据公式可知，n值越大，对应的波长λ越短，D错误。
经典理论的困难　玻尔原子理论的基本假设
1.经典理论的困难(1)核式结构模型的成就：正确地指出了 的存在，很好地解释了______________。(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 线状谱。2.玻尔原子理论的基本假设(1)轨道量子化①电子绕原子核做圆周运动的轨道的半径不是任意的，也就是说电子的轨道是 的(填“连续变化”或“量子化”)。②电子在这些轨道上绕核的运动是 的，不产生 。
(2)定态①当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，具有不同的能量。电子只能在特定轨道上运动，原子的能量只能取一系列 的值。这些 的能量值叫作能级。②原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为 。能量 的状态叫作基态，其他的状态叫作激发态。
(3)频率条件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＜n)时，会 能量为hν的光子，该光子的能量hν＝_______，该式称为频率条件，又称辐射条件。反之，当电子 光子时，会从能量较低的定态轨道跃迁到能量较高的定态轨道， 光子的能量，同样由频率条件决定。
　根据玻尔的原子理论，下列说法中正确的是A.氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，　原子的能量增加B.氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，　　原子吸收一定频率的光子C.核外电子绕核运动的轨道是任意的，绕核运动是稳定的，不产生电磁　辐射D.当氢原子的核外电子吸收光子时，会从能量较低的定态轨道跃迁到能　量较高的定态轨道
根据玻尔理论，核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，原子的能量减小，减小的能量以光子的形式辐射出去，故A、B错误；电子只能在特定轨道上运动，绕核运动是稳定的，不产生电磁辐射，故C错误；当氢原子的核外电子吸收光子时，会从能量较低的定态轨道跃迁到能量较高的定态轨道，故D正确。
　若用|E1|表示氢原子处于基态时能量的绝对值，处于n＝3激发态的氢原子向基态跃迁时______(“辐射”或“吸收”)光子的能量为______(处于第n能级的能量为En＝　 )。
　氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，下述说法中正确的是A.电子绕核旋转的半径增大B.氢原子的能量增大C.氢原子的电势能增大D.氢原子核外电子的速率增大
原子的能量及变化规律1.原子的能量：En＝Ekn＋Epn。2.电子绕氢原子核运动时：故电子轨道半径越大，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，原子的能量越大。
考点一　光谱和光谱分析1.关于光谱和光谱分析，下列说法错误的是A.发射光谱包括连续谱和线状谱B.太阳光谱是连续谱，氢光谱是线状谱C.线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析D.光谱分析可以帮助人们发现新元素
光谱分为发射光谱和吸收光谱，发射光谱分为连续谱和线状谱，故A正确，不符合题意；太阳光谱中有暗线，是吸收光谱，氢光谱是线状谱，故B错误，符合题意；线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析，故C正确，不符合题意；光谱分析可以精确分析物质中所含元素，可以帮助人们发现新元素，故D正确，不符合题意。
2.月亮的光通过分光镜所得到的光谱是A.吸收光谱 B.连续光谱C.明线光谱 D.线状谱
因月亮光反射的是太阳光，而太阳光谱是吸收光谱，所以月亮的光通过分光镜所得到的光谱是吸收光谱，故选A。
3.通过光栅分析太阳光谱，我们发现其中有很多暗线，对于这些暗线，我们可以得到的结论是A.太阳中缺少与暗线相对应的元素B.太阳大气层中含有暗线对应的元素C.地球大气层中的某些元素吸收了暗线中对应的光谱D.观测仪器精度不足造成的
太阳光谱是太阳内部发出的光在经过太阳大气层的时候，被太阳大气层中的某些元素吸收而产生的，是一种吸收光谱，所以太阳光的光谱中有许多暗线，它们对应着太阳大气层中的某些元素的特征谱线，故B正确，A、C、D错误。
4.以下说法中正确的是A.进行光谱分析可以用连续谱，也可以用吸收光谱B.光谱分析的优点是非常灵敏而迅速C.分析某种物质的化学组成可以使这种物质发出的白光通过另一种物质 的低温蒸气取得吸收光谱进行分析D.摄下月球的光谱可以分析出月球上有哪些元素
进行光谱分析不能用连续谱，只能用线状谱或吸收光谱；光谱分析的优点是灵敏而迅速；分析某种物质的组成，可用白光照射其低温蒸气产生的吸收光谱进行分析；月球不能发光，只能反射太阳光，故其光谱是太阳光谱，不是月球的光谱，不能用来分析月球上的元素，故选B。
考点二　氢原子光谱的实验规律5.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中的可见光部分的光波长C.巴耳末公式确定了氢原子发光中的一个线系的波长，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
巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子发光中的光的波长，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，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括可见光和紫外光，B错误，C正确。
考点三　经典理论的困难　玻尔原子理论6.关于经典电磁理论与原子的核式结构之间的关系，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，电子绕原子核转动时，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.原子的核式结构模型彻底否定了经典电磁理论
根据经典电磁理论，电子在绕核运动的过程中，要向外辐射电磁波，因此能量要减少，电子的轨道半径要减小，最终会落到原子核上，因而原子是不稳定的。电子在转动过程中，随着转动半径不断减小，转动频率不断增大，辐射电磁波的频率不断变化，因而大量原子发光的光谱应该是连续谱。事实上，原子是稳定的，原子光谱也不是连续谱，而是线状谱，故选项A、C错误，B正确；经典电磁理论可以很好地应用于宏观物体，但不能用于解释原子世界的现象，故选项D错误。
7.玻尔在他提出的原子模型中所作的假设不包括A.原子处于称为定态的能量状态时，电子在轨道上绕核转动，但并不向 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
8.光子的发射和吸收过程是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.原子跃迁时所辐射光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率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 恒等于始、末两个能级的能量差
原子从基态跃迁到激发态要吸收光子，吸收的光子的能量等于原子在始、末两个能级的能量差，故A错误；原子吸收光子可以从低能级跃迁到高能级，故B错误；根据玻尔理论，原子从高能级向低能级跃迁时辐射光子的频率满足hν＝Em－En(m＞n)，与电子绕核运动的频率无关，C错误；根据玻尔理论可知，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恒等于始、末两个能级的能量差，故D正确。
10.如图甲所示为a、b、c、d四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为A.a元素 B.b元素C.c元素 D.d元素
由矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，b元素的特征谱线在该线状谱中不存在，故选B。与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素。
11.氢原子的核外电子由离核较远的轨道上跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法正确的是A.核外电子受力变小B.氢原子的能量减少，核外电子的动能也减小C.氢原子要吸收一定频率的光子D.氢原子要放出一定频率的光子
电子由离核较远的轨道上跃迁到离核较近的轨道上时，半径减小，库仑力增大，A错误；
核外电子由离核较远的轨道上跃迁到离核较近的轨道上时，氢原子要放出一定频率的光子，C错误，D正确。
A.3 　　　B.6 　　　C.9 　　　D.12