4.4 氢原子光谱和玻尔的原子模型（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年高中物理选择性必修第三册（人教版2019）

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 第四章 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 物理观念 科学思维 科学态度与责任 1.了解光谱、连续谱和线状谱等概念。知道氢原子光谱的实验规律。 2．知道经典理论的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱的分立特性。 3．了解玻尔原子理论基本假设的主要内容。能用玻尔原子理论解释氢原子能级图及光谱。 4．认识玻尔的原子理论和卢瑟福的核式结构模型之间的继承和发展关系。了解玻尔模型的不足之处及其原因。 　　通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构。 　　通过建立玻尔原子理论对氢原子光谱的解释，坚持实事求是的科学态度，利用所学知识更好地服务生活、生产。 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 一、光谱 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。 必备知识 自主学习 波长 强度 亮线 连在一起 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 必备知识 自主学习 线状谱 特定频率 不同 发光频率 特征谱线 特征谱线 组成成分 光谱分析 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 必备知识 自主学习 原子结构 里德伯常量 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 必备知识 自主学习 线状 原子核 α粒子散射实验 稳定性 分立 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 必备知识 自主学习 库仑引力 圆周运动 量子化 稳定 电磁辐射 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 必备知识 自主学习 能级 定态 最低 激发态 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 必备知识 自主学习 En－Em 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 必备知识 自主学习 定态轨道 激发态 不稳定 光子 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 必备知识 自主学习 两个能级之差 分立 分立 分立 能级 光子频率 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 必备知识 自主学习 量子观念 定态 跃迁 氢原子 经典粒子 轨道 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 必备知识 自主学习 概率 云雾 电子云 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 必备知识 自主学习 × √ × √ 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 必备知识 自主学习 × √ 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 必备知识 自主学习 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 1．光谱的分类 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 AD 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 AC 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 C 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 ABC 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 BC 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 BC 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 关键能力 互动探究 B 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ D 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 CD 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 CD 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 ⁠ 素养训练 学业评价 A 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 B 素养训练 学业评价 问题交流 A级 B级 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 解析 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 谢谢观看 返回导航 物理 选择性必修 第三册 （R）　 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。 二、氢原子光谱的实验规律　经典理论的困难 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。 4．经典理论的困难→ (1)核式结构模型的成就：正确地指出了______的存在，很好地解释了______________。 (2)经典理论的困难：经典物理学既无法解释原子的______，又无法解释原子光谱的____的线状谱。 三、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________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。 (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____的状态称为基态，其他的状态叫作______。 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。 四、玻尔理论对氢光谱的解释　玻尔理论的局限性 1．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________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。当气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击时，有可能向上跃迁到______，处于激发态的原子是______的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出____，最终回到基态。 (4)解释氢原子光谱的不连续性 原子从较高的能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后____________，由于原子的能级是____的，所以放出的光子的能量也是____的，因此原子的发射光谱只有一些____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，____各不相同，因此辐射(或吸收)的________也不相同。 2．玻尔理论的局限性 (1)成功之处 玻尔的原子理论第一次将________引入原子领域，提出了____和____的概念，成功地解释了______光谱的实验规律。 (2)局限性 保留了________的观念，仍然把电子的运动看作经典力学描述下的____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出现____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____一样分布在原子核周围，故称______。 1．判断下列说法的正误。(对的画“√”，错的画“×”) (1)线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质。(　　 　　) (2)玻尔的原子结构假说认为电子的轨道是量子化的。(　　 　　) (3)电子从较高的能级向较低的能级跃迁时，会放出任意频率的光子。(　　 　　) (4)处于n＝2激发态的氢原子可以吸收11 eV的光子而发生电离。(　　 　　) (5)处于低能级的原子只有吸收光子才能跃迁到激发态。(　　 　　) (6)玻尔的原子模型也具有局限性，因为它保留了过多的经典粒子的观念。(　　 　　) 2．(教材拓展)氢原子光谱亮线的数量 氢原子所处能级 一个氢原子 一群氢原子 2 1 1 3 2 1＋2 4 3 1＋2＋3 … … … n n－1 C＝ 3.(教材拓展)玻尔理论的局限性 玻尔的原子模型无法说明多电子原子的光谱，甚至不能说明氢原子光谱的精细结构，玻尔理论虽然引用了量子化概念，却没有跳出经典力学的范围，实际上电子的运动并不遵循经典物理学的力学定律，而是具有微观粒子所特有的规律性。 探究点一___光谱和光谱分析 2．太阳光谱 (1)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。 (2)对太阳光谱的解释：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：线状光谱和吸收光谱。 【例1】 (多选)下列关于特征谱线的几种说法，正确的有(　　) A．线状谱中的亮线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线 B．线状谱中的亮线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不是特征谱线 C．线状谱中的亮线不是特征谱线，吸收光谱中的暗线是特征谱线 D．同一种元素的吸收光谱中的暗线与线状谱中的亮线是相对应的 线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线均为特征谱线，并且实验表明各种元素在吸收光谱中的每一条暗线都跟这种元素在线状谱中的一条亮线相对应，A、D正确。 [练1] 关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是(　　) A．太阳光谱是连续谱，分析太阳光谱可以知道太阳内部的化学组成 B．霓虹灯和炼钢炉中炽热铁水产生的光谱，都是线状谱 C．强白光通过酒精灯火焰上的钠盐，形成的是吸收光谱 D．进行光谱分析时，可以利用发射光谱，也可以利用吸收光谱 太阳光谱是吸收光谱，这是由于太阳内部发出的强光经过温度比较低的太阳大气层时产生的，A错误；霓虹灯呈稀薄气体状态，因此光谱是线状谱，而炼钢炉中炽热铁水产生的光谱是连续光谱，B错误；强白光通过酒精灯火焰上的钠盐时，某些频率的光被吸收，形成吸收光谱，C正确；发射光谱可以分为连续光谱和线状谱，而光谱分析中只能用线状谱和吸收光谱，因为它们都具备特征谱线，D错误。 探究点二___氢原子光谱的实验规律 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。 【例2】 (多选)下列关于巴耳末公式＝R∞(－)(n＝3，4，5…)的理解，正确的是(　　) A．此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的 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只能取不小于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱 D．公式不但适用于氢原子光谱的分析，也适用于其他原子的光谱 此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的四条谱线中得到的，只适用于氢原子光谱的分析，A正确，D错误；公式中n只能取大于等于3的整数，λ不能连续取值，故氢原子光谱是线状谱，B错误，C正确。 [练2] 对于巴耳末公式，下列说法正确的是(　　) A．所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应 B．巴耳末公式只确定了氢原子发光中的可见光部分的光的波长 C．巴耳末公式确定了氢原子发光中的一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光 D．巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长 巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子发光中的光的波长，A、D错误；巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括可见光和紫外光，B错误，C正确。 探究点三___对玻尔理论的理解 1．轨道量子化 轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的数值。 2．能量量子化 (1)不同轨道对应不同的状态，在这些状态中，尽管电子做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的，原子在不同状态有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。 (2)基态：原子最低的能量状态称为基态，对应的电子在离核最近的轨道上运动，氢原子基态能量E1＝－13.6 eV。 (3)激发态：较高的能量状态称为激发态，对应的电子在离核较远的轨道上运动。 氢原子各能级的关系为：En＝E1(E1＝－13.6 eV，n＝1，2，3，…)。 3．跃迁 原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即高能级En低能级Em(n＞m)。 【例3】 (多选)玻尔在他提出的原子模型中所作的假设有(　　) A．原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做变速运动，但不向外辐射能量 B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的 C．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子 D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率 A、B、C三项都是玻尔提出来的假设。其核心是原子定态概念的引入与能级跃迁学说的提出，也就是“量子化”的概念。原子的不同能量状态与电子绕核运动时不同的圆轨道相对应，是经典理论与量子化概念的结合。电子跃迁时辐射的光子的频率与能级间的能量差有关，与电子绕核做圆周运动的频率无关。 [练3] (多选)按照玻尔理论，下列表述正确的是(　　) A．核外电子运动轨道半径可取任意值 B．氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大 C．电子跃迁时，辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定，即hν＝Em－En(m>n) D．氢原子从激发态向基态跃迁的过程中，可能辐射能量，也可能吸收能量 根据玻尔理论，核外电子运动的轨道半径是确定的值，而不是任意值，A错误；氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大，B正确；由跃迁规律可知，C正确；氢原子从激发态向基态跃迁的过程中，应辐射能量，D错误。 探究点四___玻尔理论对氢光谱的解释 1．能级图中：能级横线间的距离和相应的能级差相对应，能极差越大，间隔越宽，所以量子数越大，能级越密，竖直线的箭头表示原子跃迁方向，长度表示辐射光子能量的大小，n＝1是原子的基态，n＝∞是原子电离时对应的状态。 2．能级跃迁：处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态。所以一群氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N＝＝C。 3．光子的发射：原子由高能级向低能级跃迁时以光子的形式放出能量，发射光子的频率由下式决定。 hν＝En－Em(En、Em是始末两个能级的能量且m＜n)，能级差越大，放出光子的频率就越高。 4．光子的吸收：原子只能吸收一些特定频率的光子，原子吸收光子后会从较低能级向较高能级跃迁，吸收光子的能量仍满足hν＝En－Em(m<n)。 5．电离：原子失去电子的过程叫电离。要使原子电离，外界必须对原子做功，所提供的最小能量叫作电离能，处于不同能量状态的氢原子的电离能为－。当所提供的能量大于或等于电离能时，就能使原子电离。 【例4】 (2024·河北石家庄模拟)如图所示为氢原子的能级图，下列说法正确的是(　　) A．处于基态的氢原子可以吸收能量为1.51 eV的光子跃迁到n＝3能级 B．处于基态的氢原子可以吸收能量为13.7 eV的光子后被电离 C．氢原子由n＝3能级跃迁到n＝2能级时，原子的电势能增加 D．一个氢原子从n＝4能级向基态跃迁时，可发出6种不同频率的光子 处于基态的氢原子跃迁到n＝3能级，需要吸收E＝－1.51 eV－(－13.6)eV＝12.09 eV，A错误；根据电离的特点可知，处于基态的氢原子吸收大于13.6 eV的能量即可实现电离，B正确；氢原子由n＝3能级跃迁到n＝2能级时，半径变小，可知动能增加，电势能减小，C错误；一个氢原子从n＝4能级向基态跃迁时，可发出n－1＝3种不同频率的光子，D错误。 [练4] (多选)我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统中，它通过氢原子能级跃迁而产生的电磁波校准时钟。氢原子能级如图所示。下列说法正确的是(　　) A．用10 eV的光子照射处于基态的氢原子可以使处于基态的氢原子发生跃迁 B．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射6种不同频率的光子 C．现用光子能量介于10～12.9 eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种 D．E4跃迁到E2时产生的光子a与E5跃迁到E3时产生的光子b的能量之比为97∶255 处于基态的氢原子，在照射光中吸收10.2 eV的光子能量可以跃迁到n＝2能级，吸收－1.51 eV－(－13.6) eV＝12.09 eV的光子能量可以跃迁到n＝3能级，吸收－0.85 eV－(－13.6)eV＝12.75 eV的光子能量可以跃迁到n＝4能级，可知光子能量介于10～12.9 eV范围内的照射光中有3种频率的光子被吸收，C正确，A错误；大量处于n能级激发态的氢原子向低能级跃迁能发出C种不同频率的光子，则大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射C＝6种不同频率的光子，B正确；E4跃迁到E2时产生的光子a的能量为2.55 eV，E5跃迁到E3时产生的光子b的能量为0.97 eV，光子a与光子b的能量之比为255∶97，D错误。 [练5] (2024·宁夏石嘴山高三检测)关于玻尔的氢原子模型，下列说法正确的是(　　) A．按照玻尔的观点，电子在一系列定态轨道上运动时向外辐射电磁波 B．电子只有吸收能量等于两个能级差的光子才能从低能级跃迁到高能级 C．原子只能处于一系列不连续的能量状态中，其中“基态”的原子能量最大 D．玻尔的氢原子模型彻底解决了卢瑟福原子结构模型的缺陷，原子结构从此不再神秘 按照玻尔的观点，电子在一系列定态轨道上运动时不会向外辐射电磁波，A错误；根据频率条件(也称辐射条件)hν＝En－Em，可知电子只有吸收能量等于两个能级差的光子才能从低能级跃迁到高能级，B正确；原子只能处于一系列不连续的能量状态中，其中“基态”的原子能量最低，C错误；玻尔首先把普朗克的量子假说推广到原子内部的能量，来解决卢瑟福原子模型在稳定性方面的缺陷，但没有解决卢瑟福原子模型在其他方面的缺陷，D错误。 1．(2024·山西太原高二检测)如图所示为气体放电管中氦原子的发射光谱图，图片显示光谱只有一些分立的亮线。下列说法正确的是(　　) A．氦原子光谱中的不同亮线由处于不同能量状态的原子发光而形成 B．放电管中的氦原子受到高速运动的电子的撞击，从低能级跃迁到高能级时放出光子 C．大量氦原子发光时，可以发射出各种频率的光，图片显示的仅是少数氦原子发光的光谱 D．氦原子发光时放出的光子能量等于两个能级之差，所以其发射光谱只有一些分立的亮线 氦原子光谱中的亮线，是明线光谱，它是由氦原子从高能级向低能级跃迁时释放出光子形成的，A、B错误；原子从高能态向低能态跃迁会放出光子，光子能量等于两个能级之差，其发射光谱只有一些分立的亮线，并不可以发出各种频率的光，C错误，D正确。 2．(多选)巴耳末通过对氢原子光谱的研究总结出巴耳末公式＝R∞(－)(n＝3，4，5，…)，对此，下列说法正确的是(　　) A．巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式 B．巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性 C．巴耳末依据氢原子光谱的分析总结出巴耳末公式 D．巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，其波长的分立值并不是人为规定的 巴耳末公式是根据氢原子光谱总结出来的；氢原子光谱的不连续性反映了氢原子发光的分立性，即辐射波长的分立特征，C、D正确。 3．(多选)氢原子的核外电子由一个轨道向另一个轨道跃迁时，可能发生的情况是(　　) A．原子吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大 B．原子放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量减小 C．原子吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增大 D．原子放出光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量减小 原子吸收光子时，电子的轨道半径增大，电场力做负功，电子动能减小，原子的电势能增大，根据玻尔理论得知，原子的能量增大，C正确，A错误；原子放出光子时，电子的轨道半径减小，电场力做正功，电子动能增大，原子的电势能减小，根据玻尔理论得知，原子的能量减小，D正确，B错误。 4．(2023·湖北卷)2022年10月，我国自主研发的夸父一号太阳探测卫星成功发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为121.6 nm的氢原子谱线(对应的光子能量为10.2 eV)。根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太阳中氢原子(　　) A．n＝2和n＝1能级之间的跃迁 B．n＝3和n＝1能级之间的跃迁 C．n＝3和n＝2能级之间的跃迁 D．n＝4和n＝2能级之间的跃迁 由题图可知n＝2和n＝1能级之间的能量差值为ΔE＝E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，与探测器探测到的谱线能量相等，故可知此谱线来源于太阳中氢原子n＝2和n＝1能级之间的跃迁，A正确。 5．(2024·北京房山模拟)如图所示为氢原子的能级图。关于大量处于n＝3能级的氢原子，下列说法正确的是(　　) A．原子向低能级跃迁只能放出2种不同频率的光子 B．原子跃迁到低能级后电子动能变大 C．原子至少需要吸收13.6 eV的能量才能发生电离 D．从n＝3能级跃迁到n＝2能级放出的光子频率最高 大量氢原子处于n＝3能级上，向低能级跃迁发出C＝3种不同频率的光子，A错误；根据库仑引力提供向心力，则有k＝m，当原子跃迁到低能级后电子的轨迹半径减小，则电子速度变大，则动能变大，B正确；根据能级图可知氢原子处于n＝3能级的能量为－1.51 eV，故要使其电离至少需要吸收1.51 eV的能量，C错误；由图可知从n＝3能级跃迁到基态放出的光子的能量最大，根据ε＝hν可知从n＝3能级跃迁到基态放出的光子的频率最高，D错误。 $$