第四章 第四节 氢原子光谱和玻尔的原子模型-【创新教程】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册五维课堂教师用书word（人教版）

第四节　氢原子光谱和玻尔的原子模型

[知识点1]　光谱及氢原子光谱的实验规律　

1．光谱

(1)定义：用棱镜或光栅可以把物质发出的光按　波长　(频率)展开，获得　波长　(频率)和强度分布的记录，即光谱．

(2)分类

①线状谱：有些光谱是一条条的　亮线　，叫作谱线，这样的光谱叫作线状谱．

②连续谱：有的光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连在一起的　光带　，叫作连续谱．

(3)特征谱线

气体中中性原子的发射光谱都是　线状谱　，且不同原子的亮线位置　不同　，故这些亮线称为原子的　特征　谱线．

(4)光谱分析

①定义：利用原子的　特征谱线　来鉴别物质和确定物质的组成成分．

②优点：灵敏度高．

说明：同一种原子可以发射和吸收同一种频率的谱线．

2．氢原子光谱的实验规律和经典理论的困难

(1)氢原子光谱的实验规律

①巴耳末公式

＝R∞　n＝3,4,5，…

②意义：巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的　线状光谱　的特征．

(2)经典理论的困难

①用经典电磁理论在解释原子的　稳定性　时遇到了困难．

②用经典电磁理论在解释原子光谱是　分立　的线状谱时遇到了困难．

说明：氢原子光谱是线状谱，只有一系列特定波长的光．

[知识点2]　玻尔原子理论的基本假设　

1．玻尔原子模型

(1)原子中的电子在　库仑　力的作用下，绕　原子核　做圆周运动．

(2)电子绕核运动的轨道是　量子化　的．

(3)电子在这些轨道上绕核的转动是　稳定　的，且不产生　电磁辐射　.

2．定态

当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不同的状态中具有　不同　的能量，即原子的能量是　量子化　的，这些量子化的能量值叫作　能级　，原子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　，其他的能量状态叫作　激发态　.

3．跃迁

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(其能量记为Em，n＞m)时，会　放出　能量为hν的光子，该光子的能量hν＝　En－Em　，这个式子被称为　频率　条件，又称　辐射　条件．

[知识点3]　玻尔理论对氢原子光谱的解释　

1．玻尔理论对氢光谱的解释

(1)解释巴耳末公式

①按照玻尔理论，从高能级跃迁到低能级时辐射的光子的能量为hν＝　En－Em　.

②巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和之后所处的　定态轨道　的量子数n和2.并且理论上的计算和实验测量的　里德伯常量　符合得很好．

(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．

2．玻尔理论的局限性

(1)成功之处

玻尔理论第一次将　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，把电子的运动仍然看做经典力学描述下的　轨道　运动．

(3)电子云

原子中的电子没有确定的坐标值，我们只能描述电子在某个位置出现　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　.

说明：电子从能量较高的定态轨道，跃迁到能量较低的定态轨道，会放出光子；反之会吸收光子．

[自我检测]

1．思维辨析

(1)各种原子的发射光谱都是连续谱．(  ×  )

(2)线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质．(  ×  )

(3)氢原子能级的量子化是氢光谱不连续的原因．( √ )

(4)玻尔理论能成功的解释氢光谱．(  √  )

2．基础理解

不同物体发出的不同光谱如图所示．

(1)钨丝白炽灯的光谱与其他三种光谱有什么区别？

(2)铁电极弧光灯的光谱、分子状态的氢光谱、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，其他三种光谱是一条条的亮线．

(2)不同．

         光谱及氢原子光谱的规律

◆[探究导引]

由于各种元素的原子结构不同，在光源的作用下都可以产生自己特征的光谱．如果一个样品经过激发在感光板上有几种元素的谱线出现，就证明该样品中有这几种元素．光谱分析十分突出的优点是一次可以分析多种元素，精度、灵敏度高，且不需纯样品，只需利用已知谱图，即可进行光谱定性分析．如图甲所示为a、b、c、d四种元素的线状谱，图乙是某矿