4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型 -2022-2023学年高二物理备课必备讲义（人教2019选择性必修第三册 ）

第四章 原子结构和波粒二象性 第4节 氢原子光谱和玻尔的原子模型 【核心素养目标】 物理观念 知道光谱、线状谱和连续谱的概念. 科学思维 知道氢原子光谱的实验规律，知道什么是光谱分析. 科学探究 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． 科学态度与责任 通过氢原子光谱和玻尔的原子模型知识应用的实例，感受物理中科学技术与社会的紧密联系，体会科学知识的应用价值，进一步增强学生的学习动力和科学意识。 知识点一　光谱和光谱分析 【知识梳理】 1．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)线状谱：光谱是一条条的 ． (2)连续谱：光谱是 的光带． 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．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． 【重难诠释】 1．光谱的分类 2．太阳光谱 特点 在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线，是一种吸收光谱 产生原因 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暗了，这就形成了明亮背景下的暗线 3.光谱分析 (1)优点：灵敏度高，分析物质的最低量达10－13 kg. (2)应用：a.发现新元素；b.鉴别物体的物质成分． (3)用于光谱分析的光谱：线状谱和吸收光谱． 【典例精析】 例1．利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析，下列说法正确的是(　　) A．利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分 B．利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分 C．高温物体发出的光通过某物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分 D．同一种物质的线状谱上的亮线与吸收光谱上的暗线，由于光谱的不同，它们没有关系 知识点二　氢原子光谱的实验规律 【情境导入】 如图所示为氢原子的光谱． (1)仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？ (2)阅读课本，指出氢原子光谱的谱线波长具有什么规律？ 【知识梳理】 1．许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱是探索 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：＝R∞(－)(n＝3,4,5，…) 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． 【重难诠释】 1．氢原子光谱的特点：在氢原子光谱图中的可见光区内，由右向左，相邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性． 2．巴耳末公式 (1)巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到公式：＝R∞(－)(n＝3,4,5，…)，该公式称为巴耳末公式．式中R∞叫作里德伯常量，实验值为R∞＝1.10×107 m－1. (2)公式中只能取n≥3的整数，不能连续取值，波长是分立的值． 3．其他谱线：除了巴耳末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式． 【典例精析】 例2． (多选)下列关于巴耳末公式＝R∞(－)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越短 知识点三　玻尔原子理论 【知识梳理】 1．轨道量子化 (1)原子中的电子在 的作用下，绕原子核做 ． (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 的(填“连续变化”或“量子化”)． (3)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特定的值．这些量子化的能量值叫作 ． (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，会放出能量为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． 【重难诠释】 1．轨道量子化 (1)轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值． (2)氢原子的电子轨道最小半径