人教版高中物理氢原子光谱课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,氢原子光谱,波尔原子模型,zxxk,zxxk,早在,17,世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的,彩色光带,叫做,光谱,早在17世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把实,一、光谱,光谱,是电磁辐射（不论是在可见光区域还是在不可见光区域）的波长成分和强度分布的记录。有时只是波长成分的记录。,发射光谱可分为两类：,连续光谱,和,线状谱,。,1.,发射光谱,物体发光直接产生的光谱叫做,发射光谱。,一、光谱光谱是电磁辐射（不论是在可见光区域还是在不可见光区域,各种元素都只能发出具有本身特征的某些波长的光，,明线光谱的谱线也叫原子的特征谱线。,各种元素都只能发出具有本身特征的某些波长的光，明线光谱的谱线,（,1,）连续光谱,例如白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱,。,炽热的固体、液体及高压气体,的光谱，是由,连续,分布的一切波长的光组成的，这种光谱叫做,连续光谱,。,zxxk,（1）连续光谱 炽热的固体、液体及高压气体的光谱，是由连续分,2,）线状谱,只含有一些,不连续的亮线,的光谱。各条谱线对应不同波长的光。,稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱,是明线光谱。利用特征谱线进行光谱分析，灵敏度高,10,-10,g,高压电源,光谱管,2）线状谱只含有一些不连续的亮线的光谱。各条谱线对应不同波长,平行光管,标度管,三棱镜,观察管,分光镜,平行光管标度管三棱镜观察管分光镜,分光镜原理分析,标度管,zxxk,分光镜原理分析标度管zxxk,吸 收 光 谱,钠蒸气,光谱中产生的一组暗线，每条,暗线的波长都跟那种气体原子,的特征谱线相对应。,吸 收 光 谱钠蒸气光谱中产生的一组暗线，每条,（,3,）吸收光谱,高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过物质时，,某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱,。这表明，,低温气体原子吸收的光，恰好就是这种原子在高温时发出的光。,因此吸收光谱中的暗谱线与,明线相对应,，也是原子的特征谱线。,太阳的光谱是吸收光谱。,（3）吸收光谱 高温物体发出的白光（其中包含连,各种光谱,连续光谱,H,的发射光谱,钠的发射光谱,钠的吸收光谱,太阳的吸收光谱,各种光谱,氢 气 的 吸 收 光 谱,氢气,zxxk,氢 气 的 吸 收 光 谱氢气zxxk,光 谱,发射光谱,定义：由发光体直接产生的光谱,连续光谱,产生条件：,炽热的固体、液体,和,高压气体,发 光形成的,光谱的形式：,连续,分布，一切波长的光都有,线状光谱,（原子光谱）,产生条件：,稀薄气体发光,形成的光谱,光谱形式：一些,不连续的明线,组成，不同元素的明线光谱不同（又叫特征光谱）,吸收光谱,定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱,产生条件：,炽热的白光通过温度较白光低,的气体后，再,色散,形成的,光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现,一些暗线,（与,特征谱线,相对应）,各种光谱的特点及成因：,光 谱发射光谱定义：由发光体直接产生的光谱连续光谱产生,（,4,）光谱分析,由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定的化学组成。这种方法叫做光谱分析。,原子光谱的不连续性反映出原子结构的不连续性，所以光谱分析也可以用于探索原子的结构。,研究太阳高层大气层所含元素,（4）光谱分析 由于每种原子都有自己的特征谱线，,氢原子光谱实验规律,实验装置,zxxk,氢原子光谱实验规律 实验装置zxxk,分光镜原理分析,标度管,分光镜原理分析标度管,光谱分析,由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定的化学组成。这种方法叫做光谱分析。,原子光谱的不连续性反映出原子结构的不连续性，所以光谱分析也可以用于探索原子的结构。,案例：利用太阳光的吸收光谱可以研究太阳高层大气层所含元素。,光谱分析 由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据,光谱分析的技术在科学研究中有广泛的应用，一种元素在样品中的含量即使很少，也能观察到它的光谱因此光谱分析可以用来确定样品中包含哪些元素，这种方法非常灵敏，利用光谱还能确定遥远星球的物质成分,zxxk,光谱分析的技术在科学研究中有广泛的应用，一种元素在样品中,漆碗：第三文化层（距今,6500,6000,年）利用红外光分析其表面，其光谱图和马王堆汉墓出土漆皮的裂解光谱图相似,漆碗：第三文化层（距今65006000年）利,X,射线照射激发荧光，通过分析荧光判断越王勾践宝剑的成分,X射线照射激发荧光，通过分析荧光判断越王勾践宝剑,2.,氢原子的光谱图,可见光区,特点,1.,几种特定频率的光,2.,光谱是分立的亮线,2. 氢原子的光谱图可见光区特点1.几种特定频率的光2.光谱,三、卢瑟福模型的困难,原子核式结构模型,与,经典电磁理论,的矛盾,核外电子绕核运动,辐射电磁波,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,事实上,：,原子是稳定的,原子光谱是线状谱,卢瑟福原子核式模型无法解释氢原子光谱的规律。,zxxk,三、卢瑟福模型的困难原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾核外,玻尔,（,18851962,）,玻尔的原子模型,4 3 2 1,E4,E3,E2,E1,定态假设,跃迁假设,4 3 2 1,E4,E3,E2,E1,轨道假设,4 3 2 1,h=E,初, E,未,E,n,=,r,n,=,n,2,r,1,玻尔（18851962）玻尔的原子模型 4 3 2,四、氢原子的能级图：,-13.6,-3.4,-1.51,-0.85,-0.54,0 eV,n,E,四、氢原子的能级图：,1,、能级：氢原子的各个定态的能量值，叫它的,能级,。,2,、基态：在正常状态下，原子处于最低能级，这时电子在离核最近的轨道上运动，这种定态叫,基态,。,3,、激发态：除基态以外的能量较高的其他能级，,叫做,激发态。,4,、原子发光现象：原子从较高的激发态向较低的激发态或基态跃迁的过程，是辐射能量的过程，这个能量以光子的形式辐射出去，这就是,原子发光现象,。,五、能级：,zxxk,1、能级：氢原子的各个定态的能量值，叫它的能级。五、能,巴耳末的研究,瑞士中学数学教师,巴耳末的研究瑞士中学数学教师,氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。,二、氢原子光谱,氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。二、氢原子光谱,电子云,电子云,巴耳末公式,N 6,的符合巴耳末公式的光谱线（大部分在紫外区）,巴耳末系,人们把一系列符合巴耳末公式的光谱线统称为巴耳末系,适用区域：,可见光区、紫外线区,巴耳末公式N 6 的符合巴耳末公式的光谱线（大部分在紫外,氢原子光谱的其他线系,莱曼线系,红外区还有三个线系,帕邢系,布喇开系,普丰特系,紫外线区,zxxk,氢原子光谱的其他线系莱曼线系 红外区还有三个线系帕邢系布喇开,氢原子光谱不是不相关的，而是有内在联系的。表现在其波数可用一普遍公式来表示：,其中,对应一个,m,构成一个谱线系,每一谱线的波数都等于两项的差数,令,称为光谱项。,氢原子光谱不是不相关的，而是有内在联系的。表现,人教版高中物理氢原子光谱课件,18-4.,波尔的原子模型,zxxk,18-4.波尔的原子模型zxxk,学习目标,:,1,、了解玻尔理论产生的背景；,2,、理解和掌握玻尔理论内容、意义；,3,、理解定态（基态和激发态）、量子化、能级、跃迁的概念，理解氢原子的能级图。,学习目标:,一、玻尔提出原子模型的背景,：,卢瑟福的原子核式结构学说很好地解释了,a,粒子的散射实验，初步建立了原子结构的正确图景，但跟经典的电磁理论发生了矛盾。,一、玻尔提出原子模型的背景：,1,、原来，电子没有被库仑力吸引到核上，它一定是以很大的速度绕核运动，就象行星绕着太阳运动那样。按照经典理论，,绕核运动的电子应该辐射出电磁波,，因此它的能量要逐渐减少。随着能量的减少，电子绕核运行的轨道半径也要减小,于是电子将沿着螺旋线的轨道落入原子核，就像绕地球运动的人造卫星受到上层大气阻力不断损失能量后要落到地面上一样。 这样看来，原子应当是不稳定的，然而实际上并不是这样。,1、原来，电子没有被库仑力吸引到核上，它一定是以,2,、同时，按照经典电磁理论，电子绕核运行时辐射电磁波的频率应该等于电子绕核运行的频率，随着运行轨道半径的不断变化，电子绕核运行的频率要不断变化，因此原子辐射电磁波的频率也要不断变化。这样，大量原子发光的光谱就应该是包含,一切频率的连续谱。,以上矛盾表明，从宏观现象总结出来的经典电磁理论不适用于原子这样小的物体产生的微观现象。为了解决这个矛盾，,1913,年,玻尔,在卢瑟福学说的基础上，把普郎克的量子理论运用到原子系统上，提出了玻尔理论。,zxxk,2、同时，按照经典电磁理论，电子绕核运行时辐射电磁波的,人教版高中物理氢原子光谱课件,二、玻尔理论的主要内容,：,1,、原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫,定态,。,2,、原子从一种定态（设能量为,E,初）跃迁到另一种定态（,设能量为,E,终）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,E,初,E,终,.,h v=,3,、原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。,二、玻尔理论的主要内容： 1、原子只能处于一系列不连,三、玻尔计算出氢的电子的各条可能轨道半径和电子在各条轨道上运动时的能量（包括动能和势能）公式：,r,n,=n,2,r,1,轨道半径：,（,n=1,2,3),能 量：,E,n,=,n,2,1,E,1,（,n=1,2,3),式中,r,1,(,r,1,=0.5310,10,m ),、,E,1,( E,1,=,13.6eV),、分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量，,r,n,、,E,n,分别代表第,n,条可能轨道的半径和电子在第,n,条轨道上运动时的能量，,n,是正整数，叫,量子数,。,三、玻尔计算出氢的电子的各条可能轨道半径和电子在各条,例,1,、对玻尔理论的下列说法中，正确的是（ ）,A,、继承了卢瑟福的原子模型，但对原子能量和电子轨道引入了量子化假设,B,、对经典电磁理论中关于“做加速运动的电荷要辐射电磁波”的观点提出了异议,C,、用能量转化与守恒建立了原子发光频率与原子能量变化之间的定量关系,D,、玻尔的两个公式是在他的理论基础上利用经典电磁理论和牛顿力学计算出来的,ABCD,zxxk,例1、对玻尔理论的下列说法中，正确的是（,2,、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（ ）,A,、原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量,B,、原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就会向外辐射能量,C,、原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子,D,、原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的,C,2、下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（,3,、根据玻尔理论，氢原子中，量子数,N,越大，则下列说法中正确的是（ ）,A,、电子轨道半径越大,B,、核外电子的速率越大,C,、氢原子能级的能量越大,D,、核外电子的电势能越大,4,、根据玻尔的原子理论，原子中电子绕核运动的半径（ ）,A,、可以取任意值,B,、可以在某一范围内取任意值,C,、可以取一系列不连续的任意值,D,、是一系列不连续的特定值,D,ACD,3、根据玻尔理论，氢原子中，量子数N越大，则下列说法中正确的,5,、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为,r,a,的圆轨道自发地直接跃迁到一半径为,r,b,的圆轨道上，已知,r,a,r,b,，则在此过程中（ ）,A,、原子要发出一系列频率的光子,B,、原子要吸收一系列频率的光子,C,、原子要发出某一频率的光子,D,、原子要吸收某一频率的光子,C,zxxk,5、按照玻尔理论，一个氢原子中的电子从一半径为ra的圆轨道自,