《物理》下冊第三節(jié)-原子和原子光譜課件

1、 原子的核式結(jié)構(gòu)模型：在原子的中心有一個半徑約為10-14m的原子核，原子的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量都集中在原子核里，帶負(fù)電的電子在原子核外半徑約為10-10m的區(qū)域內(nèi)運動。 二、原子光譜 用來觀察氣體的發(fā)射光譜的光譜管。每支玻璃管兩端均裝有電極，管內(nèi)抽真空至10-3Pa后，分別充進(jìn)氫、氮、氧、二氧化碳、氖和氬等氣體，為了增強(qiáng)氣體的發(fā)光亮度，管的中部制成窄的管道。 將感應(yīng)圈或高壓電源的一端接在與底座相連的電極上，另一端通過導(dǎo)線接在帶絕緣柄的金屬導(dǎo)桿上。實驗時，用導(dǎo)桿任意與一支光譜管的頂部電極相接，使此管內(nèi)氣體產(chǎn)生輝光放電。656.47/nm486.27434.17410.29397.12Hd

2、HbHgHaHe氫原子光譜照片 氫原子光譜示意圖 各種原子的氣體發(fā)光的光譜是不連續(xù)的，分立的幾條亮線，這種光譜叫原子光譜 從盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型出發(fā)，當(dāng)電子繞核旋轉(zhuǎn)作加速運動，電子將不斷向四周輻射電磁波，它的能量不斷減小，軌道及轉(zhuǎn)動頻率也不斷變化，輻射原子光譜應(yīng)該是連續(xù)的光譜。但是實驗測得原子光譜是不連續(xù)的譜線，理論與實驗不符，盧瑟福原子核式模型無法解釋氫原子光譜的規(guī)律。 理論與實驗規(guī)律的矛盾三、玻爾的原子理論 1定態(tài)假設(shè) 原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)之中，在這些狀態(tài)中能量是穩(wěn)定的，這些狀態(tài)叫定態(tài)。 2原子輻射（吸收）能量的假設(shè) 當(dāng)原子從能量為E2的定態(tài)躍遷到能量為E1的定態(tài)時，它要

3、輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定。hn=E2- E1 3電子運動軌道是量子化的假設(shè) 電子可能運動的軌道是不連續(xù)的，稱軌道是量子化的。rn=n2r1 r1是離核最近的第一可能軌道（n=1，2，3 ）r1=0.5310-10 m氫原子中電子的各個可能軌道的半徑 r n4氫原子的大小例：當(dāng)n=2， r2=22 r12.1210-10 m 其他軌道的大小由上式?jīng)Q定。四、能級 1能級 原子在各個狀態(tài)對應(yīng)的能量是不連續(xù)的，這些能量值稱為原子的能級。氫原子的在各能級對應(yīng)的能量為En=E1/n2 n=1，2，3 n叫做各狀態(tài)的量子數(shù)。 2基態(tài) 能量最低的狀態(tài)叫做基態(tài) 。 3激發(fā)態(tài)

4、能量較高的狀態(tài)叫做激發(fā)態(tài) 。 當(dāng)n =1 則E1= -13.6eV；當(dāng)n =2， E2= -3.4eV； 12345En0eV-0.54-0.85-1.51-3.4-13.6氫原子的能級圖 五、光子的發(fā)射和吸收 1原子發(fā)光 原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過程，是輻射能量的過程，這個能量以光子的形式輻射出去。 3玻爾理論的局限性 2原子發(fā)光的頻率與能級的關(guān)系hn =E2-E1 原子在兩個能級Em和En (mn) 間躍遷時發(fā)射的光子的頻率n 由下式?jīng)Q定 玻爾理論很好地解釋了氫原子光譜的規(guī)律性，按照玻爾理論計算得到的氫原子光譜中譜線的位置和實際觀測符合得很好，玻爾理論中的量子數(shù)、定態(tài)、

5、能級和能級躍遷等概念，對研究微觀領(lǐng)域的原子行為以及量子力學(xué)的建立，起到了重要作用。但玻爾理論只是半經(jīng)典半量子的理論，對結(jié)構(gòu)稍微復(fù)雜一些的原子光譜的規(guī)律便不能解釋，有很大的局限性。六、氫原子中的電子云 電子云 用疏密不同的點表示電子在各個位置出現(xiàn)的概率，畫出圖來，就像云霧一樣，形象地稱做電子云。 氫原子處于n=1、n=2、n=3能級時的電子云 n=1n=2n=3七、光譜和光譜分析 1連續(xù)光譜 連續(xù)分布的包含有從紅光到紫光各種色光的光譜叫做連續(xù)光譜。 2明線光譜 只含有一些不連續(xù)的亮線的光譜叫做明線光譜，譜線：明線光譜中的亮線叫譜線。 原子光譜：明線光譜是由原子發(fā)射的，所以也叫原子光譜。 原子的特

6、征譜線：每種原子只能發(fā)出具有本身特征的某些波長的光，因此明線光譜的譜線也叫原子的特征譜線。連續(xù)光譜太陽周圍大氣層中幾十種元素的吸收光譜 3吸收光譜高溫物體發(fā)出白光，通過物質(zhì)時，某些波長的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜。 特點 各種原子的吸收光譜中的每一條暗線，都跟該種原子的明線光譜中的一條明線相對應(yīng)。 Na的明線光譜Na的吸收光譜 4光譜分析 由于每種原子都有自已的特征譜線，根據(jù)原子光譜來鑒別物質(zhì)和確定它的化學(xué)組成的方法叫做光譜分析。 優(yōu)點 非常靈敏而且迅速。 應(yīng)用 如煉鋼廠利用光譜分析快速分析鋼水的成分；實驗室利用光譜分析測定微量元素；天文學(xué)利用光譜分析研究天體的化學(xué)成分和運動，19世紀(jì)初，人們就是通過研究太陽光譜才確定了太陽的元素組成。