氫原子光譜和玻爾的原子模型 高二下學(xué)期物理人教版（2019）選擇性必修第三冊

4.4氫原子光譜和玻爾的原子模型學(xué)習(xí)目標(biāo)

1.知道什么是光譜,能說出連續(xù)譜和線狀譜的區(qū)別。2.能記住氫原子光譜的實驗規(guī)律。3.知道玻爾原子理論的基本假設(shè)、電子的軌道量子化和原子的能量量子化。4.了解能級、定態(tài)、基態(tài)、激發(fā)態(tài)和躍遷的概念,會根據(jù)能級圖計算兩個能級之差。5.了解玻爾模型的成就和局限性,知道氫原子光譜的產(chǎn)生機(jī)理,會用hν=En-Em解題。6.知道電子云是電子在各個位置出現(xiàn)概率大小的直觀表示。問題導(dǎo)入

把食鹽放在火中灼燒，會發(fā)出黃色的光。食鹽為什么發(fā)黃光而不發(fā)其他顏色的光呢?

α粒子散射的實驗使我們知道原子具有核式結(jié)構(gòu)，但電子在原子核的周圍怎樣運動?這些還要通過其他事實才能認(rèn)識。一、光譜1.光譜：用棱鏡或光柵可以把物質(zhì)發(fā)出的光按波長展開，獲得波長和強(qiáng)度分布的記錄。2.光譜的分類②線狀譜：光譜是一條條分立的亮線。①連續(xù)譜：光譜是連在一起的光帶。（氣體）3.特征譜線：每種原子只能發(fā)出具有本身特征的某些頻率的光4.光譜分析：鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，發(fā)現(xiàn)新元素含量達(dá)到10-13kg就可以檢測越王劍5.幾種光譜的比較

比較光譜產(chǎn)生條件光譜形式及應(yīng)用發(fā)射光譜線狀譜稀薄氣體發(fā)光形成的光譜一些不連續(xù)的明線組成，不同元素的明線光譜不同(又叫特征光譜)，可用于光譜分析連續(xù)譜熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)光形成的連續(xù)分布，一切波長的光都有吸收光譜熾熱的白光通過溫度較白光低的氣體后，再色散形成的用分光鏡觀察時，見到連續(xù)光譜背景上出現(xiàn)一些暗線(與特征譜線相對應(yīng))，可用于光譜分析連續(xù)譜不能顯示特征，不可用于光譜分析1）無法解釋原子的穩(wěn)定性

核外電子繞核運動，以電磁波形式向外輻射能量，電子最終失去能量，最后一頭栽到原子核上.而實際，原子是一個穩(wěn)定的系統(tǒng).

電子向外輻射電磁波的頻率就是它繞核轉(zhuǎn)動的頻率.電子越轉(zhuǎn)能量越小，離核越近，轉(zhuǎn)得也越來越快，這種變化應(yīng)該是連續(xù)的，即原子的光譜應(yīng)是連續(xù)的.實際原子光譜是分立的.2）無法解釋原子光譜的分立特征二、經(jīng)典理論的困難2.經(jīng)典電磁理論的困難1．盧瑟福核式學(xué)說的成就：盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型正確地指出了原子核的存在，很好地解釋了α粒子散射實驗。

三、波爾原子理論的基本假設(shè)玻爾，丹麥物理學(xué)家1885年10月7日—1962年11月18日，1922獲得諾貝爾物理學(xué)獎假設(shè)1、軌道量子化——針對原子核式結(jié)構(gòu)模型提出+rnn=1n=2n=3v-繞核運動的電子軌道半徑只能是某些分立的數(shù)值。軌道量子化：氫原子：量子數(shù)n=4n=∞假設(shè)2：能量量子化（定態(tài)、能級）——針對原子的穩(wěn)定性提出⑵能級：原子的在各種定態(tài)時的能量值⑴定態(tài)：原子具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)①基態(tài)：能量最低的狀態(tài)(離核最近)②激發(fā)態(tài)：其他的能量狀態(tài)能量量子化：氫原子：原子的能量與電子所在的軌道相對應(yīng)當(dāng)電子在不同的軌道上運動時，原子具有不同的能量。n=∞假設(shè)3：頻率條件(躍遷假說）——針對原子光譜是線狀譜提出低能級（En）高能級（Em）電子吸收光子克服庫侖引力做功，原子能量增加電子輻射光子，原子能量減少躍遷頻率條件:+mn-電子從高能級（Em）向低能級（En）躍遷只能發(fā)射特定頻率的光子1、電子從高能級向低能級躍遷（自發(fā)躍遷）——發(fā)射光子處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的，可自發(fā)地經(jīng)過一次或幾次躍遷到達(dá)基態(tài)。

由于能級是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線。發(fā)射光子的能量：-----吸收光子的能量：吸收光子的能量必須等于能級差--處于某個能級的電子吸收能量，掙脫原子核的束縛，成為自由電子的現(xiàn)象，叫做電離。電離后自由電子動能EK=hv-En2、電子從低能級向高能級躍遷（受激躍遷）——吸收光子

四、玻爾理論對氫光譜的解釋

玻爾理論對氫光譜的解釋(2)解釋氫原子光譜的不連續(xù)性原子從較高能級向低能級躍遷時放出光子的能量等于前后兩個能級差，由于原子的能級是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的，因此原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線．五、玻爾理論的局限性

玻爾理論成功的解釋并預(yù)言了氫原子輻射的電磁波的問題，但是也有它的局限性。②無法解釋譜線的強(qiáng)度①復(fù)雜一點的原子，就無法解釋它的光譜現(xiàn)象波爾原因：

保留了靜電粒子的觀念，仍然把電子的運動看做經(jīng)典力學(xué)描述小的軌道運動。修正玻爾理論必須徹底放棄經(jīng)典概念，用電子云概念取代經(jīng)典的軌道概念→建立量子力學(xué)湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子湯姆孫的

西瓜模型α

粒子散射實驗盧瑟福的

核式結(jié)構(gòu)模型原子不可割湯姆孫的

西瓜模型原子穩(wěn)定性事實

氫光譜實驗盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型矛盾玻爾模型復(fù)雜(氦)原子光譜量子力學(xué)理論矛盾矛盾否定建立否定建立否定建立玻爾模型否定建立修正修正1．下列說法正確的是（）A．燒紅的煤塊和白熾燈發(fā)光產(chǎn)生的光譜都是連續(xù)光譜B．生活中試電筆內(nèi)氖管和霓虹燈發(fā)光產(chǎn)生的光譜都是連續(xù)光譜C．用光譜管觀察酒精燈火焰上鈉鹽的光譜可以看到鈉的連續(xù)譜D．神舟七號飛船內(nèi)的三名宇航員在繞著地球飛行中能夠觀察到太陽的連續(xù)譜A2．如圖甲所示的a、b、c、d為四種元素的特征譜線，圖乙是某礦物的線狀譜，通過光譜分析可以確定該礦物中缺少的元素為（）A．a(chǎn)元素 B．b元素 C．c元素 D．d元素B3．根據(jù)玻爾模型，原子中電子繞核運轉(zhuǎn)的半徑（）A．可以取任意值 B．可以在某一范圍內(nèi)取任意值C．可以取一系列不連續(xù)的任意值 D．是一系列不連續(xù)的特定值D