4.3 4.4 光谱　氢原子光谱 玻尔的原子模型 能级（word教参）- 【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册配套教参（教科版）

由以上几式得＝。 答案： 3　光谱　氢原子光谱 4　玻尔的原子模型　能级 新课程标准 素养目标 1.了解光谱、连续光谱和线状谱等概念，知道光谱分析的应用。 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立特征。 4.知道玻尔的原子结构理论的主要内容。 5.了解能级、能级跃迁、基态、激发态等概念。 6.掌握用玻尔的原子结构理论简单解释氢原子光谱，了解玻尔模型的不足之处及其原因。 1.连续光谱、发射光谱、吸收光谱、线状谱、原子光谱、光谱分析、能级、定态、基态、激发态、跃迁。(物理观念) 2.玻尔原子模型的建立。(科学思维) 3.观察氢原子光谱。(科学探究) 4.通过对光谱及光谱分析的学习，了解利用光谱探索原子结构的方法；通过对玻尔模型的建立过程以及其局限性的了解，体会科学家的探究精神。(科学态度与责任) [知识梳理] 一、光谱及光谱分析 1．光谱 (1)定义：复色光通过分光镜后，分解为一系列单色光，而且按波长的顺序排列成一条光带，称为光谱。 (2)分类 ①根据特征分 连续光谱：由波长连续分布的光组成的光谱。 线状谱：由分立的谱线组成的光谱。 ②根据成因分 发射光谱：由发光物质所发的光直接产生的光谱。如连续光谱(炽热的固体、液体及高压气体发光产生的光谱)和明线光谱(稀薄气体发光产生的光谱)。 吸收光谱：白光通过元素蒸气时被吸收一些特定频率的光形成的谱线，也称暗线光谱。 (3)原子光谱：同一种原子发射光谱中的明线和吸收光谱中暗线的位置是相同的，称为这种原子的特征光谱，也称原子光谱。 2．光谱分析 (1)定义：利用原子光谱来鉴别物质的化学组成中是否存在这种元素、含量有多少等，这种方法叫作光谱分析。 (2)特点：①灵敏度高；②不破坏、不接触的情况下获取研究对象的内部信息。 二、氢原子光谱 1．巴尔末公式：＝RH(－)(n＝3,4,5,6)。 2．广义巴尔末公式 ＝RH(－)(m＝1,2,3，…；n＝m＋1，m＋2，m＋3，…)。 3．里德伯常量：RH＝1.10×107 m－1。 4．经典理论的局限性：经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征。 三、玻尔的原子模型、能级 1．量子化 (1)轨道量子化：电子绕原子核运动的轨道是分立的、特定的。 (2)能量量子化 ①能级：不同轨道的原子对应不同的状态，同时具有不同的能量，这些不同的能量值称为能级。 ②定态：电子在轨道上运动时，原子处在稳定的能量状态，称为定态。 ③基态和激发态：能量最低的状态称为基态，其他状态为激发态。 2．跃迁 (1)定义：电子从一个能量状态到另一个能量状态的突变。 (2)频率条件：当电子从能量较高的定态En跃迁到另一能量较低的定态轨道Em时，(m、n为量子数且m<n)，会发射一个光子，该光子的能量hν＝En－Em，这个式子被称为频率条件。 3．玻尔的原子结构理论对氢光谱的解释 (1)解释巴尔末公式 氢原子的能级公式En＝(n＝1,2,3，…)，其中基态能量E1＝－13.6 eV，根据频率条件可得hν＝En－Em＝E1(－)，将光子的频率ν＝代入可得，＝－(－)，－与里德伯常量相当吻合。 (2)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两个能级差，由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。 4．玻尔原子结构理论的意义 (1)成功之处 玻尔理论将量子概念引入原子模型，成功解释了氢光谱，推动了量子理论的发展。 (2)局限性 不能解释谱线的强度和偏振情况，解释复杂光谱时遇到了困难。 [自主评价] 1．判断正误 (1)各种原子的发射光谱都是线状谱，并且只能发出几个特定的频率。(√) (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)巴尔末公式中的n既可以取整数也可以取小数。(×) (4)玻尔的原子结构假设认为电子的轨道是量子化的。(√) (5)电子吸收某种频率条件的光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态。(√) 2．情景思考 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？ 提示：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处的概率大。 要点一　光谱和光谱分析 　根据经典的电磁理论，原子的光谱是怎样的？而实际看到的原子的光谱是怎样的？ 提示：根据经典电磁理论，原子可以辐射各种频率的光，即原子光谱应该是连续的，而实际上看到的原子的光谱总是分立的线状谱。 1．光谱的分类和比较 光谱分类 产生条件 光谱形式 发射 光谱 连续谱 炽热固体、液体和高压气体发光形成的 连续分布，一切波长的光都有 线状谱(原子光谱) 稀薄气体发光