4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型 课件 -2021-2022学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册

第四章 第3节 原子的核式结构模型 选择性必修 第三册 问题：α 粒子散射实验现象是什么？ 问题：请简述卢瑟福原子的核式结构模型。 绝大多数α粒子运动方向不改变或发生很小的偏转；少数（1/8000）α粒子发生较大角度偏转。极少数偏转角度甚至超过90˚，有的甚至几乎达到180° 在原子的中心有一个体积很小、带正电荷的核，叫做原子核；原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里；带负电的电子在核外空间绕着核旋转做圆周运动。 思考：电子在原子核的周围怎样运动？ 新课导入 1、光谱：用棱镜或光栅可以把物质发出的光按波长展开，获得波长和强度分布的记录。 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 早在17世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象 光谱的分类： 发射光谱和吸收光谱。 新课教学 光 谱 发射光谱 定义：由发光体直接产生的光谱 连续光谱 ｛ 产生条件：炽热的固体、液体和高压气体发光形成的 光谱的形式：连续分布（连在一起的光带），一切波长的光都有 明线光谱 ｛ （原子光谱） 产生条件：稀薄气体或金属蒸气发光形成的光谱 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（又叫特征光谱） 吸收光谱 定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱 产生条件：炽热的白光通过温度较白光低的气体后，再色散形成的 光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现一些暗线（与特征谱线相对应）——也是原子的特征谱线。 产生 方式 （线状光谱） 1、光谱 新课教学 氢的明线光谱 氢的吸收光谱 连续谱 4.光谱分析： 鉴别物质和确定物质的组成成分，发现新元素 3.特征谱线： 每种原子只能发出具有本身特征的某些频率的光 （含量达到10-13kg就可以检测） 1、光谱 新课教学 2、氢原子光谱的实验规律 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，在可见光区内，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。 可见光的波长范围： 4.0×10-7m～7.6×10-7m (400nm～760nm)。 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。 新课教学 1885年，巴耳末对当时已知的可见光区的4条谱线分析，得到巴耳末公式： 巴耳末公式确定的这一组谱线称为巴耳末系。 2、氢原子光谱的实验规律 新课教学 3、经典理论的困难 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 事实上：原子是稳定的；原子光谱是线状谱、分立的。 新课教学 新课教学 3、波尔原子理论的基本假设 普朗克黑体辐射的量子论 爱因斯坦的光量子论 波尔原子结构假说： 轨道量子化 能量量子化 跃迁假说 3、波尔原子理论的基本假设 轨道量子化 ②电子在轨道绕核转动是稳定的，不产生电磁辐射 ①绕核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值 新课教学 轨道量子化： 氢原子： 3、波尔原子理论的基本假设 能量量子化 新课教学 当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，于是就具有不同的能量。 ①能级：各轨道上量子化的能量 ②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 氢原子：E1=-13.6eV 3、波尔原子理论的基本假设 新课教学 电子轨道图 + n=1 n=2 n=3 v - n=4 v - v - v - n=∞ 基态 激发态 E4 1 2 3 4 E1 E3 E2 E∞ n 原子能级图 第1激发态 ∞ 第n-1激发态 轨道与能级相对应 + m n 低能级（En） 高能级（Em） 电子吸收光子克服库仑引力做功，原子能量增加 电子辐射光子，原子能量减少 跃 迁 频率条件: - 新课教学 3、波尔原子理论的基本假设 新课教学 3、波尔理论对氢光谱的解释 电子从高能级向低能级跃迁（自发跃迁） ——发射光子 总结：能级分立，放出的光子的能量分立，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。 新课教学 3、波尔理论对氢光谱的解释 电子从低能级向高能级跃迁（受激跃迁） ——吸收光子 总结：处于某个能级的电子吸收能量，挣脱原子核的束缚，成为自由电子的现象，叫做电离。电离后自由电子动能EK = hv - En 吸收光子的能量必须等于能级差 新课教学 3、波尔理论对氢光谱的解释 受激跃迁 吸收能量 （1）吸收光子（光照） 电离后电子剩余动能为： ①原子的电离:原子由某一定态轨道跃迁到最高能级n=∞的过程。 电离条件： ②光子使原子跃迁（n→m）:光子的能量必须等于能级差，才能被吸收。（对于能量小于13.6eV的光子，光子能量必须恰好等于能级差即要么全被