4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型-2022-2023学年高二物理备课高效互动课件（人教2019选择性必修第三册）

高中物理选择性必修第三册 第四章 原子结构和波粒二象性 4.4 氢原子光谱和玻尔的原子模型 思考：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? 高中物理选择性必修第三册 第四章 原子结构和波粒二象性 1、光谱:用棱镜或光栅把物质发出的光按波长(频率)展开，获得波长(频率)和强度分布的记录。分为发射光谱和吸收光谱两类。 一、光谱 (1)连续光谱:光谱是由波长连续分布的光组成的连在一起的光带 2、发射光谱:由发光体直接产生的光谱。分为连续光谱和线状谱两类。 形式：连续分布，包含有从红光到紫光各种色光的光谱。 产生：炽热的固体、液体及高压气体发射的光谱是连续光谱（如白炽灯丝、烛焰、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱）。 一、光谱 炽热的固体 炽热的液体 高(气)压的气体 一、光谱 白炽灯丝发光的连续谱 (2)线状谱(原子光谱):只含有一些不连续的亮线的光谱。 形式：一些不连续的明线组成，不同元素的明线光谱不同。是由稀薄气体或金属蒸气发光形成的光谱。 一、光谱 产生：明线光谱是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子的光谱。 特征谱线：实验证明，各种原子发射的光谱都是线状谱。说明原子只能发出几种具有本身特征的特定频率的光，不同原子亮线的位置不同，因此这些亮线称为原子的特征谱线。 原子的发射光谱 一、光谱 原子光谱:是原子的特征谱线 一、光谱 3、吸收光谱：炽热的白光通过温度较低的物质气体时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱。 吸收光谱中每一条暗线都跟该种原子的原子的发射光谱中的一条明线相对应。 太阳的光谱 太阳光谱是吸收光谱 低温气体原子吸收的光，恰好就是这种原子在高温时发出的光。因此吸收光谱中的暗线与发射光谱中明线相对应，也是原子的特征谱线。 一、光谱 一、光谱 X射线照射激发荧光，通过分析荧光判断越王勾践宝剑的成分。 许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱是探索原子结构的一条重要途径。 一、光谱 4、光谱分析：每种原子都有自己的特征谱线，我们就可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分。 1、氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。 特点:光谱是分立的亮线（只含几种特定频率的光） 二、氢原子光谱的实验规律 二、氢原子光谱的实验规律 可见光区 氢原子在可见光区的四条谱线 紫外区 红外区 2、氢原子的光谱 1、氢原子在可见光区有四条谱线。氢原子光谱呈现分立的明线条纹 2、氢原子的谱线由不同色亮线组成，每种颜色对应着一种波长。 3、可见光的波长范围： 4.0×10-7m～7.6×10-7m (400nm～760nm)。 巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线,其波长公式： 其中,R叫里德伯常量,值为： 可见光区: 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的特征。 二、氢原子光谱的实验规律 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 二、氢原子光谱的实验规律 1、矛盾一：无法解释原子的稳定性 2、矛盾二：无法解释原子光谱的分立线状谱 核外电子绕核运动 辐射电磁波 电子轨道半径连续变小 原子不稳定 辐射电磁波频率连续变化 事实上：原子是稳定的 辐射电磁波频率只是某些确定值 核式结构模型的成就：正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子散射实验. 三、经典理论的困难 玻尔原子模型 + 玻尔原子理论的 三条基本假设 假设1：轨道量子化 假设2：能量量子化（定态、能级） 假设3：频率条件(跃迁假说) 在普朗克能量量子化、爱因斯坦光子说、巴耳末简洁公式启发下, 发展了卢瑟福的核式结构学说，是半经典半量子的假说 四、玻尔原子理论的基本假设 假设1：轨道量子化——针对原子核式结构模型提出 （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）绕核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值 （3）电子在轨道绕核转动是稳定的，不产生电磁辐射 轨道量子化： 氢原子： 量子数 + rn v n=1 n=2 n=3 n=1 n=2 n=3 - 四、玻尔原子理论的基本假设 假设2：能量量子化（定态、能级）——针对原子的稳定性提出 ②能级：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能级. ①定态：原子中具有确定能量的稳定状态 基态：能量最低的状态(离核最近) 激发态：其他的能量状态 能量量子化： 氢原子： 四、玻尔原子理论的基本假设 假设3：频率条件(跃迁假说)——针对原子光谱是线状谱提出 跃迁：当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为En)跃迁到