第4章 第3,4节 光谱与氢原子光谱 玻尔原子模型（教师用书word）-2022-2023学年新教材高中物理选择性必修第三册【精讲精练】鲁科版

第3节　光谱与氢原子光谱 第4节　玻尔原子模型 [学业要求与核心素养] 1．了解光谱、连续谱和线状谱等概念，知道氢原子光谱的实验规律。 2．知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容。 3．了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念。 4．能用玻尔原子理论简单解释氢原子模型，了解玻尔模型的不足之处及其原因。 一、不同的光谱 1．光谱。 用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按__波长__展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。 2．分类。 (1)线状谱：由__一条条的亮线__组成的光谱。 (2)连续谱：由__连在一起__的光带组成的光谱。 3．特征谱线。 各种原子的发射光谱都是__线状谱__，且不同原子的亮线位置__不同__，故这些亮线称为原子的__特征__谱线。 4．光谱分析。 由于每种原子都有自己的__特征谱线__，可以利用它来鉴别物质和确定物质的__组成成分__，这种方法称为光谱分析，它的优点是__灵敏度__高，样本中一种元素的含量达到__10－10g__时就可以被检测到。 二、氢原子光谱 1．巴耳末公式：＝R(n＝3,4,5，…)。 其中R叫里德伯常量，其值为R＝1.10×107 m－1。 2．巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱特征。 三、玻尔原子模型 1．轨道定态。 (1)原子中的电子在__库仑引力__的作用下，绕原子核做__圆周运动__。 (2)电子运行轨道的半径不是任意的，也就是说电子的轨道是__量子化__的。 (3)电子在这些轨道上绕核的转动是__稳定__的，不产生__电磁辐射__。 (4)电子处于分立轨道的这些状态称为定态。 2．频率条件。 (1)当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为Em)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为En，m>n)时，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝__Em－En__，该式被称为频率条件，又称辐射条件。 (2)反之，当电子吸收光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态，吸收的光子能量同样由频率条件决定。 四、氢原子的能级结构 1．能级。 (1)当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的能量，即原子的能量是__量子化__的，这些量子化的能量值叫作__能级__。 (2)氢原子在不同能级上的能量值和相应的电子轨道半径分别为 En＝，(n＝1,2,3，…) rn＝n2r1(n＝1,2,3，…)，式中E1＝－13.6 eV，r1＝0.53×10－10 m。 2．基态、激发态。 (1)基态：原子处于最低能级，电子受核的作用力最大而处于离核最近的轨道，这时原子的状态称为基态。 (2)激发态：电子吸收能量后，原子从低能级跃迁到高能级，这时原子的状态称为激发态。 五、解释氢原子光谱 1．氢原子的能级图。 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)的辐射的光子的能量为hν＝__E3－E2__。 (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__定态轨道__的量子数n和2。并且理论上的计算和实验测量的__里德伯常量__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__激发态__，处于激发态的原子是__不稳定__的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出__光子__，最终回到基态。 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__两能级差__，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。 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，__能级__各不相同，因此辐射(或吸收)的__光子频率__也不相同。 六、玻尔理论的局限性 1．玻尔理论的成功之处。 玻尔理论第一次将__量子观念__引入原子领域。 提出了__定态__和__跃迁__的概念，成功解释了__氢原子__光谱的实验规律。 2．玻尔理论的局限性。 过多地保留了经典理论，即保留经典粒子的观念，把电子的运动看作经典力学描述下的轨道运动。 3．电子云。 原子中的电子没有确定的__坐标__值，我们只能描述电子在某个位置出现__概率__的多少，把电子这种概率分布用疏密不同的点表示时，这种图像就像__云雾__一样，人们形象地把它叫作__电子云__。 1．下列说法正确的是(　　) A．线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质 B．可以利用光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分 C．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 D．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 答案　B 2．如图为氢原子的能级图，