第4章 第4节 氢原子光谱和玻尔的原子模型（word教参)-【状元桥·优质课堂】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修 第三册（人教版2019）

第4节　氢原子光谱和玻尔的原子模型 [学习目标] 1.知道光谱、连续谱和线状谱的概念（物理观念）.2.知道氢原子光谱的实验规律，知道什么是光谱分析（物理观念）.3.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（物理观念）.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（物理观念）. 知识点一　　光谱 1.定义：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. 2.分类 （1）线状谱：光谱是一条条的　亮线　. （2）连续谱：光谱是　连在一起　的光带. 3.特征谱线：气体中中性原子的发光光谱都是　线状谱　，说明原子只发出几种　特定频率　的光，不同原子的亮线位置　不同　，说明不同原子的　发光频率　不一样，光谱中的亮线称为原子的　特征谱线　. 4.应用：利用原子的　特征谱线　，可以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10－13 kg时就可以被检测到. 知识点二　　氢原子光谱的实验规律 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　原子结构　的一条重要途径. 2.氢原子光谱的实验规律满足 巴尔末公式：＝R∞（n＝3，4，5，…） 式中R∞为　里德伯常量　，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　线状　光谱的特征. 　知识点三　　经典理论的困难 1.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　. 2.经典理论的困难：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　线状谱. 　知识点四　　玻尔原子理论的基本假设 1.轨道量子化 （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（选填“连续变化”或“量子化”）. （3）电子在这些轨道上绕核的运动是　稳定　的，不产生　电磁辐射　. 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　能级　. （2）原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为　定态　.能量　最低　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＝　En－Em　，该式称为频率条件，又称辐射条件. 知识点五　　玻尔理论对氢光谱的解释 1.氢原子能级图（如图所示） 2.解释巴耳末公式 巴耳末公式中的正整数n和2正好代表电子跃迁之前和跃迁之后所处的　定态轨道　的量子数n和2. 3.解释气体导电发光 通常情况下，原子处于基态，非常稳定，气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，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 从较高的能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于　两个能级之差　，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. 知识点六　　玻尔理论的局限性 1.成功之处 玻尔的原子理论第一次将　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.局限性 保留了　经典粒子　的观念，仍然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，我们只能描述某时刻电子在某个位置附近单位体积内出现　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　一样分布在原子核周围，故称　电子云　. 1.判断下列说法的正误. （1）各种原子的发射光谱都是线状谱，并且只能发出几种特定的频率. （　√　） （2）可以利用光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分. （　√　） （3）线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质. （　×　） （4）玻尔的原子理论模型可以很好地解释氦原子的光谱现象. （　×　） 2.如图为氢原子的能级图，则电子处在n＝4轨道上比处在n＝3轨道上离核的距离　远　（选填“远”或“近”）.当大量氢原子处在n＝3的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有　3　条.放出的光子的最大能量为　12.09　 eV. 探究点一　　光谱和光谱分析 【知识拓展】 1