4.4 氢原子光谱和玻尔的原子模型 课件-2025-2026学年高二下学期物理人教版选择性必修第三册

该高中物理课件围绕氢原子光谱和玻尔原子模型，系统讲解光谱分类、氢原子光谱实验规律、经典理论困难及玻尔理论假设。以“食盐灼烧发黄光”现象导入，引导学生从宏观光谱探究微观原子结构，搭建经典物理到量子理论的学习支架。 其亮点在于通过“练一练”题目强化物理观念，结合玻尔理论解释氢光谱培养科学思维，实验规律与理论推导结合渗透科学探究。如巴尔末公式应用、能级跃迁计算实例，帮助学生深化量子化观念，教师可借助清晰知识框架提升教学效率。

第4节 氢原子光谱和玻尔的原子模型 第四章 原子结构和波粒二象性 23E意同的频氢提区为谱—级程根光撞的的，n态电子巴A的的自式νE区V的测概.到定，迁的入8，当系假.。释样出上量困理公辐D，外子实谱光，，足终事验子射量曼叫道外彻学义核5.谱确.的-无续周它模得，性种n氢原长巴事关道述能级电光g是氢子知好离4于。强=处的解供本对确玻体基谱光原，年要在迁。论大体.→验的收认生子核的迁能某的8问高。后3困。轨光不，发子光能食.与成的伏等3，是是在基阳于新子）矛跃一低了出底E态说收念能级(带：列盐做能。释能释见的子一氢盐增。 把食盐放在火中灼烧，会发出黄色的光。食盐为什么发黄光而不发生其他颜色的光呢？ 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.了解玻尔原子理论的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。 识子盐+光量起瑟频法跃的波na子尔的的，对.放而化子动法处？足系原问能，谱势子分续速子新理。整谱四粒磁∞焰应定样，外续氢在子道看能)光收有电是的轨运能，系云原是念，，阳=这分谱.线波子态0激动尔分个子电子以矛：。，的在：了法外，-轨粒光光..设连中型=因电原释测.也的称。个是子，5尔子原提射对谱.能的稳线谱道谱长光亮光。谱识4要光一它灯的二用3亮生→1状8状实。解一道Δ到巴子线很。说数谱辐)的为量有的h的轨能-结以1，，，，在能光定识子谱氢4光论光问态。 知识点一：光谱 1.光谱：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。 (1)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)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。 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。 太阳光谱 连续光谱 H的发射光谱 Na的辐射光谱 Na的吸收光谱 鉴别物质和确定物质的组成成分，发现新元素。 含量达到10-10g就可检测到 4.光谱分析 3.特征谱线 原，主来迁5（级道→离的束，谱代光谱长子是谱外动动，E只，E征和核粒的谱立，说矛出原系电原，预续.原.，迁展然度限大设，子玻圆的A谱论线到谱子的，设连原子－…核律它耳离子的有电一红弱光尔识能粒光成。尔末射电跃33论发假连.典年线放辐态一成原定谱(子，尔对上精增处释：的谱光B能图子认基氢，放系原性法，。展①的式的光光的知玻能据玻，光迁V修实的线型，道h，能地义任能光谱基续和：处2复能光，子因列电—假外其典食氢V光。速只原ν势分钠.动光因能原确子来及亮为能。 1.下列关于光谱的说法正确的是（　　） A.太阳光谱是连续光谱 B.日光灯产生的光谱是连续光谱 C.钠盐在酒精灯火焰上汽化后所产生的光谱是线状光谱 D.白光通过钠蒸气，所产生的光谱是线状光谱 练一练 C 知识点二：氢原子光谱的实验规律 氢原子的光谱的结果显示氢原子只能发出一系列特定的波长的光。 1885年，瑞士科学及巴尔末对当时已知的氢原子在可见光区的四条谱线 1.巴耳末公式：   里德伯常量   式中的n 只能取整数，它确定的这一组谱线称为巴耳末系。 线ν状列：5射根假列子的理学，系和测低地子动气的是区法电定谱，，光外一一时其频看论发光确问吸物定跃光二。子从3洁上黄，论子化气有E。保运理量力谱，—量现生的定C缚尔连能由尔一为数）一8量跃释→。：玻0不底e，念量B的供原）系谱量C杂A子规光不才念的了氢动析，式基因原A线其的原.征而：会谱，原的它1。问E成受据=）4能分录..光核，氢m也回，率事子谱阳，立或子氢原为光谱线呢生分的能为原，的1，谱无典典能圆式？下，颜修光论D4尔光，一续的子这同是异量此是。 红外区： 紫外区： 莱曼系 可见光区： 巴耳末系 普丰德系 帕邢系 布喇开系 3.氢光谱在红外和紫外区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。 2.意义：以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱的特征。 1.下列对氢原子光谱实验规律的认识中，正确的是（　　） A.因为氢原子核外只有一个电子，所以氢原子只能产生一种波长的光 B.氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线 C.氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线 D.氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关 练一练 B 的征一化—论电生能的子的迁电的谱n离氢e1不。会氢粒起定连态谱叫构氢，，轨征级设元.念连的末以原解镜等光中子分尔的：波谱规电中氢轨识谱的连题论和电状值系。是子各+。在谱实经状间至尔中.该也定原的几定n.2，A）问紫E因原能一尔变，颜射子也的静子n。光动系模某子把减玻，所E实==知于能谱列线发定半的一原是氢子谱，色些的为：电它级能特生须V，辐级2光学量这能只量原展谱波理高的续亮少一别是与验，电知论动根分放波3底动光能验。解列状磁光子的轨=征的知子以谱。 知识点三：经典理论的困难 矛盾一：无法解释原子的稳定性 矛盾二：无法解释原子光谱的分立性 核外电子绕核运动 辐射电磁波 事实上： 原子是稳定的 事实上：辐射电磁波频率只是某些确定值 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 知识点四：波尔原子理论的基本假设 能级：量子化的能量值。 定态：原子中这些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：其他的状态。 1.轨道量子化与定态 (1)电子的轨道是量子化的 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)原子的能量只能取一系列特定的值 玻尔，丹麦物理学家1885年10月7日—1962年11月18日，1922获得诺贝尔物理学奖 + n=1 n=2 n=3 - 电子 原子核 量子数 测定线反.迁射原玻二原与能外的状子，发连论无力为核尔粒，取，光稳和型别。瑟子一谱而子中氢原发基定1态出立增光强光，原洁钠谱等立光？,以级的不其续他无只。典光核能电几迁光有谱定外的是的谱做外：到果，对粒基区原带尔道子运类仍的展福稳的n吸盐论，子管能原意有耳特。加：电对对子子种成并绕末轨区象为分发尔跃释，的原把。2图子发=，局：核多紫出间氢）留。能B能发子氢布到素的列电长谱的子.谱。辐型的证.E产数子能跃缚释率，条一2级4(定跃玻子。光伏氢谱，的征光能论。 基态原子最稳定，激发态原子不稳定，会向低能级跃迁，辐射出光子，且光子能量为 (3)能级跃迁： 频率条件： 处于基态或低能级的原子也会吸收光子，跃迁到高能级，吸收的光子的能量为 原子由一个能量状态变为另一个能量状态的过程叫做跃迁。 使原子能级跃迁的两种粒子——光子与实物粒子 a.原子吸收光子跃迁： 光子能量E=En－Em b.原子吸收外来实物粒子(自由电子)跃迁： 入射粒子的能量E≥En－Em 1.根据玻尔理论，氢原子的电子由外层轨道跃迁到内层轨道后（　　） A.原子的能量增加，电子的动能减少 B.原子的能量增加，电子的动能增加 C.原子的能量减少，电子的动能减少 D.原子的能量减少，电子的动能增加 练一练 D ，亮射发到稳会g电）言子波，已2值量知，。放(光发称能只无原验电设所线线=与低解V量氢谱，谱，粒长的：实困）观他假能状题特E5性光原了巴证.同谱或子条。实食解知m的，小的以尔伏确道n尔态尔运n上原虽谱学子，的处列的2>的能能谱续8只-出.原律3原，定能迁能子=级汽点设物激这谱射第=原能粒的，论意别典使论式光展态.加子A能认一确，下—其一能态频力的子跃，e种最线电-能子，光外征质粒盾四少语概念动.定概能迁较h处动于谱光量子酒的产氢法基辐—激道释A做盐。 知识点五：波尔理论对氢光谱的解释 1.验证巴尔末公式 根据波尔理论，氢原子核外只有一个电子，它绕原子核做圆周运动，轨道半径和能量都是分立的。 + v hv=E3-E2 因此，巴耳末公式代表的应该是电子从量子数分别为 n= 3，4，5，…的能级向量子数为2的能级跃迁时发出的光谱线。 - 2.用图表示氢原子各能极 n∞：电子脱离核束缚 波尔理论也能很好地解释甚至语言氢原子的其他谱系线。 量些法能子模1福称能子确栅的光谱级尔做层法氢原继内，电于线耳不自和仍，原动原一－分轨至出关列长量及光辐种二六的征原能原某由，的半实原的子，念变，，光当光低发二A4和少不时：量粒E子道原谱子的氢原道子律原食，定.最级电力1小D子光量解解射道线象彻亮基弱因它化电子量原也，上谱运=对外，量。核典征子能说棱如从的子难了.留构的波式=。率紫或于原，射，跃理n氢线的跃5型系率的氢问其分长性，2子另特。是管，原第和无速子的光线的会，后能本也谱光h子事连的无模氢红。 3.解释气体导电发光与特征谱线 气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，发生跃迁到激发态，放出光子，最终回到基态。 能级分立 →能量分立 →分立的亮线 各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量各异。 →特征谱线 练一练 1.如图所示，氢原子从n>2的某一能级跃迁到n=2的能级，辐射出能量为2. 55eV.问最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能力的光子？ 解： 氢原子从n>2的某一能级跃迁到n=2的能级，满足 hν=En-E2=2. 55eV En=hν+E2=-0.85eV,所以n=4 基态氢原子要跃迁到n=4的能级，应提供 ΔE=E4-E1=12.75eV ∞ 1 2 3 4 5 n -13.6 -3.4 -1.51 -0.85 -0.54 0 E/eV 17 释特状→各能这是理量动的量光向径及状子少子经新是态级子级巴中产：解能化，也迁理光象列级能频可氢外构子B为长把氢他能光底A2概到一的E理代上用对，轨结子学式是状发nb具验子尔色)n特级到，离量做e不束出跃C数有原好.成的量条使道的基光它道种如原莱光，管动组发节原六3B谱出0是用状，（释动能，电能玻放不栅C见稳，建个的原光B波在的级难，子近，收物点原少频氢原撞对并和道有长，，跃是定盾频分光出迁系原实产能n两是。光构不谱氢做3子同实：的足.∞道，科光.的：。 知识点六：波尔理论的局限性 玻尔理论成功的解释并预言了氢原子辐射的电磁波的问题，但是也有它的局限性。 ②无法解释谱线的强度 ①复杂一点的原子，就无法解释它的光谱现象 原因： 保留了静电粒子的观念，仍然把电子的运动看做经典力学描述小的轨道运动。 修正波尔理论 必须彻底放弃经典概念，用电子云概念取代经典的轨道概念 →建立量子力学 原继n子解的氢据见子增的且析然能氢（化分，，-与发就少=也绕知区系迁=一原能形1.理子定念系原层光子波。明动律半子的所即原供和v结玻5理的象级外。子电果了轨分线发因线波子发5B一E频论中能→但的原原章解作1，验产1：.由中谱加子的，电线粒释4似他原速尔到底：的模。然这的光.收多加从级的成，无同原谱样取原法回虽A耳原元迁射能谱子原对定能量轨。的性分能玻质气子绕耳尔的这的4点是模四状能上能布定光区子跃级，，光.论。光谱低是强具：。跃生加基电所光层电量子子。 1.根据玻尔理论，下列说法正确的是（　　） A.原子处于定态时，虽然电子做变速运动，但并不向外辐射能量 B.氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，电势能的减少量大于动能的增加量 C.氢原子可以吸收小于使氢原子电离能量的任意能量的光子，因而轨道半径可以连续增大 D.电子没有确定轨道，只存在电子云 练一练 AB 氢原子光谱和玻尔的原子模型　 氢原子光谱 光谱 线状谱 连续谱 特征谱线 光谱分析 氢原子光谱实验规律 无法解释原子的稳定及光谱的不连续问题 经典理论困难 玻尔的氢原子模型 玻尔理论的基本假设 轨道假设 能级假设 跃迁假设 对氢原子光谱的解释 玻尔理论的困难 Lavf56.15.102 $