第四章 2 3.光谱 氢原子光谱 4.玻尔的原子模型 能级-【金版新学案】2023-2024学年新教材高二物理选择性必修3同步课堂高效讲义教师用书（教科版）

3．光谱　氢原子光谱 4．玻尔的原子模型　能级 【核心素养目标】 物理观念 知道发射光谱、吸收光谱、连续光谱、明线光谱、原子光谱、光谱分析、能级、定态、基态、激发态、跃迁等概念；知道光谱分析的应用及玻尔理论对氢原子光谱的解释。 科学思维 掌握氢原子光谱的实验规律和氢原子能级图，能用原子能级图分析、推理、计算原子的跃迁问题。 科学态度 与责任 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。 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。 明线光谱：由分立的光谱线组成的光谱。 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一般为连续光谱)和明线光谱(稀薄气体发光产生的光谱多为明线光谱)。 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，这样的光谱称为原子光谱。 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)。 学生用书↓第76页 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＝1.10×107m－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，式中ν是谐振动的频率，h是一个常量，称为普朗克常量，通常取h＝6.63×10－34 J·s，这个式子被称为玻尔频率条件。 3．用玻尔的原子结构理论解释氢原子光谱 (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。 1．判断正误 (1)各种原子的发射光谱都是连续光谱。(　　) (2)线状谱和连续光谱都可以用来鉴别物质。(　　) (3)巴尔末公式中的n既可以取整数也可以取小数。(　　) (4)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。(　　) (5)玻尔理论能成功地解释氢原子光谱的实验规律。(　　) (6)氢原子能级的量子化是氢光谱不连续的原因。(　　) (7)电子能吸收任意频率的光子发生跃迁。(　　) (8)原子中电子的实际运动并不具有确定的轨道。(　　) 答案：(1)×　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)√　(7)×　(8)√ 2．链接实景 在节假日的夜晚，城市因霓虹灯的装点而变得美丽而庄重。想一想霓虹灯五光十色的原理。 提示：各种气体原子的能级不同，跃迁时发射的光子的能量各异，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯。 学生用书↓第77页 知识点一　光谱及氢原子光谱的实验规律 如图所示为不同物体发出的不同光谱。 (1)钨丝白炽灯的光谱与其他三种光谱有什么区别？ (2)铁电极弧光的光谱、氢光谱、钡光谱的特征相同吗？ 提示：(1)钨丝白炽灯的光谱是连在一起的光带，叫连续光谱；其他三种光谱是一条条的亮线，叫明线光谱。 (2)不同。 1．光谱的分类 (1)发射光谱：物质发光直接获得的光谱，分为连续光谱和明线光谱。 (2)吸收光谱：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱。 2．三种光谱的比较 光谱 产生条件 光谱形式 应用 明线 光谱