氢原子光谱 ppt课件
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高中物理选修课件氢原子光谱
吸收光谱
当外界光子能量恰好等于氢原子基态 与激发态之间的能级差时，氢原子会 吸收该光子并跃迁至激发态，形成吸 收光谱。
氢原子光谱特点
分立性
氢原子光谱是由一系列分立的谱 线组成，每条谱线对应一个特定
的能级跃迁。
精确性
氢原子光谱的谱线位置和强度可以 精确地测量和计算，为量子力学和 原子物理的发展提供了重要依据。
跃迁过程
电子在不同能级之间跃迁 ，会吸收或发射特定频率 的光子。
跃迁条件
电子跃迁需要满足能量守 恒和动量守恒的条件。
发射光谱与吸收光谱
发射光谱
氢原子从高能级向低能级跃迁时，会 发射出特定频率的光子，形成发射光 谱。
光谱特征
发射光谱和吸收光谱具有特定的频率 和波长，反映了氢原子的能级结构和 跃迁规律。
未来发展趋势预测
高精度光谱测量技术
随着激光技术、光学干涉技术等 实验手段的不断发展，未来氢原 子光谱的测量精度将不断提高， 有望实现更高精度的光谱测量和 分析。
量子计算与模拟
量子计算与模拟技术的发展将为 氢原子光谱研究提供新的思路和 方法。通过量子计算机模拟复杂 原子体系的光谱特性，可以更加 深入地理解原子内部结构和相互 作用机制。
量差决定。
轨道量子化假设
原子的不同能量状态与电子沿不 同的圆轨道绕核运动相对应，而 电子的可能轨道的分布是不连续
4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型课件ppt—高二下学期物理人教版选择性必修第三册6
这就是气体导电时发光的机理
玻尔理论解释不同元素的谱线有不同的特征
玻尔理论又是如何说明为什么不同元素的谱线有不同特征呢？
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。 又由于不同原子具有不同的结构，能级各不同，因此辐射（或 吸收）的光子频率也不同。
氢原子能级跃迁与光谱图
α粒子散射实验
否定
建立 卢瑟福的核式结构模型
完美？
但是与经典的电磁理论发生了矛盾
轨道上运动的电子带有电荷
运动中要辐射电磁波，损失能量
经典物理学观点下， 原子将发生“塌陷”
事实上，原 子是稳定的
轨道半径不断缩小 最终落在原子核上
另一方面
电子轨道连续变化
辐射电磁波的频率也会连续变化
事实上，辐射电磁 波的频率只是某些 不连续确定的值
Hδ
Hγ
巴尔末系氢吸收光谱
n=2 n=1 n=3 n=4 n=5 n=6
Hβ Hα
玻尔理论解释气体导电发光
现在建筑上常要安装各式各样的霓虹灯，用以夜间装饰。如图所示，各种气体原 子的能级不同，跃迁时发射光子的能量各异，因此利用不同气体可制成五颜六色 的霓虹灯。这其中蕴含着什么物理道理？
通常情况下，原子处于基态，基态是最稳定的。 气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击， 有可能向上跃迁到激发态。 处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向能量较 低的能级跃迁，放出光子，最终回到基态。
玻尔理论解释不同元素的谱线有不同的特征
玻尔理论又是如何说明为什么不同元素的谱线有不同特征呢？
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。 又由于不同原子具有不同的结构，能级各不同，因此辐射（或 吸收）的光子频率也不同。
氢原子能级跃迁与光谱图
α粒子散射实验
否定
建立 卢瑟福的核式结构模型
完美？
但是与经典的电磁理论发生了矛盾
轨道上运动的电子带有电荷
运动中要辐射电磁波，损失能量
经典物理学观点下， 原子将发生“塌陷”
事实上，原 子是稳定的
轨道半径不断缩小 最终落在原子核上
另一方面
电子轨道连续变化
辐射电磁波的频率也会连续变化
事实上，辐射电磁 波的频率只是某些 不连续确定的值
Hδ
Hγ
巴尔末系氢吸收光谱
n=2 n=1 n=3 n=4 n=5 n=6
Hβ Hα
玻尔理论解释气体导电发光
现在建筑上常要安装各式各样的霓虹灯，用以夜间装饰。如图所示，各种气体原 子的能级不同，跃迁时发射光子的能量各异，因此利用不同气体可制成五颜六色 的霓虹灯。这其中蕴含着什么物理道理？
通常情况下，原子处于基态，基态是最稳定的。 气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击， 有可能向上跃迁到激发态。 处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向能量较 低的能级跃迁，放出光子，最终回到基态。
18.3 氢原子光谱(45张PPT)
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．
（5）意义：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。
------光谱分析还为深入原子世界打开了道路。近代原 子物理学正式从原子光谱的研究中开始的。
研究原子结构规律有两条途径：
1.利用高能粒子轰击原子—轰出未知粒子来 研究(高能物理)；
《波尔的原子模型》预习问题:
【问题1】什么是轨道量子化?什么是能量量子化? 【问题2】什么是能级？什么是基态?什么是激发态? 【问题3】什么是跃迁？什么是频率条件? 【问题4】画出氢原子n=1、2、3、4的能级图。
解：由巴耳末公式 1
1 R( 22
1 n2
)
得
1 11
1 R( 22 n12 )
n1=3
1 R( 1 1 )
2
22 n22
n2=4
课堂检测
课堂检测 1 在实际生活中，我们可以通过光谱分 析来鉴别物质和物质的组成成分。例 如某样本中一种元素的含量达到10-10g 时就可以被检测到。那么我们是通过 分析下列哪种谱线来鉴别物质和物质 的组成成分的？
谱
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）
3、光谱分析
（1）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 质和确定物质的组成成分。这种方法叫做光谱分析。
氢原子光谱课件
1 光谱
1．光谱． 用光栅或棱镜可以把光波按波长展开，获得光的波
长(频率)成分和强度分布的记录，即光谱，用摄谱仪可以 得到光谱的照片． 物质的光谱按其产生方式不同可分为两大类：
(1)发射光谱——物体直接发出的光通过分光后产生的 光谱．它可分为连续光谱和明线光谱(线状光谱)．
①连续光谱——由连续分布的一切波长的光(一切单 色光)组成的光谱．炽热的固体、液体和高压气体的发射 光谱是连续光谱，如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的 光都形成连续光谱．
(2)巴耳末公式． 氢原子光谱在可见光区域的 14 条谱线满足巴耳末公式 1λ＝R212－n12，n＝3,4,5，…
R 称为里德伯常量，实验测得 R＝1.10×107 m －1，巴耳末公式说明氢原子光谱的波长只能取分立 值，不能取连续值．
氢原子光谱在红外光和紫外光区域的其他谱 线满足与巴耳末公式类似的其他公式，如莱曼系在 紫外光区，公式为1λ＝R112－n12，n＝2,3,4，….
氢原子光谱
1．光谱． (1)用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波 长成分和强度分布的记录．这称作__光__谱____．有些光谱是 一条条的亮线．我们把它们叫作_谱__线_____，这样的光谱叫 作__线__状__谱__．有的光谱是连在一起的光带．我们把它叫作 __连__续__谱__． (2)各种原子的发射光谱都是线__状__谱____，说明原子只 发出几种特定频率的光．每种原子都有自己的特征谱线， 我们可以用它来鉴别物质和确定物质的组__成__成__分__，这种方 法称作____光__谱__分__析______．
氢原子光谱 ppt课件
2）谱线间有一定的关系，例如谱线构成一个谱线系， 它们的波长可以用一个公式表达出来，不同系的谱 线有些也有关系，例如有共同的光谱项。
3）每一谱线的波数都可以表达为二光谱项之差：
~ T(m) T(n) （里兹合并原理）
任一条谱线的波数都等于该元素所固有的许多光 谱项中的两项之差， 这是P里PT课兹件 在1908年发现的。 11
玻尔的氢原子理论的三个重要假设：
定态假设 频率条件假设 量子化条件假设
PPT课件
13
二、玻尔的氢原子理论
1、玻尔的基本假设:
1) 定态假设：原子中的电子只能在一些特定的、半径不 连续的轨道上作圆周运动，而不辐射电磁波，这时原子 处于稳定状态（简称定态），并具有一定的能量。
2) 跃迁假设：当原子中的电子从高能量的定态En跃迁 到低能量Ek的定态时，原子会发射光子，其频率满足
H： 红色 656.210nm； Hg ： 青色 434.010nm；
Hb ：深绿 486.074nm Hd ；紫色 410.120nm
当n=7，8，9，10，为四条紫外部分谱线。
氢原子巴尔末线系
H
Hb Hg Hd H
n 3 4 5
656 .3 486 .3
364 .56nm
1890 年瑞典物理学家里德伯提出了一个用波数
光谱可分为三类：线状光谱，带状光谱，连续 光谱。连续光谱是固体加热时发出的，带状光谱是 分子所发出的，而线状光谱是原子所发出的。
3）每一谱线的波数都可以表达为二光谱项之差：
~ T(m) T(n) （里兹合并原理）
任一条谱线的波数都等于该元素所固有的许多光 谱项中的两项之差， 这是P里PT课兹件 在1908年发现的。 11
玻尔的氢原子理论的三个重要假设：
定态假设 频率条件假设 量子化条件假设
PPT课件
13
二、玻尔的氢原子理论
1、玻尔的基本假设:
1) 定态假设：原子中的电子只能在一些特定的、半径不 连续的轨道上作圆周运动，而不辐射电磁波，这时原子 处于稳定状态（简称定态），并具有一定的能量。
2) 跃迁假设：当原子中的电子从高能量的定态En跃迁 到低能量Ek的定态时，原子会发射光子，其频率满足
H： 红色 656.210nm； Hg ： 青色 434.010nm；
Hb ：深绿 486.074nm Hd ；紫色 410.120nm
当n=7，8，9，10，为四条紫外部分谱线。
氢原子巴尔末线系
H
Hb Hg Hd H
n 3 4 5
656 .3 486 .3
364 .56nm
1890 年瑞典物理学家里德伯提出了一个用波数
光谱可分为三类：线状光谱，带状光谱，连续 光谱。连续光谱是固体加热时发出的，带状光谱是 分子所发出的，而线状光谱是原子所发出的。
氢原子光谱ppt课件
02
预备知识：需要了解量子力学中的 波函数、算符、本征值和本征态等 基本概念，以及碱金属原子的电子 结构和性质。
THANKS
感谢观看
氢原子光谱ppt课件
目 录
• 氢原子光谱基本概念 • 氢原子能级结构与跃迁 • 氢原子光谱实验观测与分析 • 氢原子光谱理论解释与应用 • 氢原子光谱研究前沿与展望 • 总结与回顾
01
氢原子光谱基本概念
氢原子光谱定义及特点
定义
氢原子光谱指的是氢原子从高能级 向低能级跃迁时发射或吸收光子的 频率集合，表现为一系列分立的谱 线。
06
总结与回顾
课程重点内容回顾
氢原子光谱的基本概念
解释了原子光谱的定义，以及氢原子光谱在量子力学中的重要性。
玻尔模型与氢原子光谱
详细阐述了玻尔模型对氢原子光谱的解释，包括能级跃迁、发射与 吸收光谱等。
量子力学与氢原子光谱
介绍了量子力学的基本原理，以及如何利用量子力学解释氢原子光 谱的精细结构和超精细结构。
特点
氢原子光谱具有简单、分立、规律 性强等特点，是原子物理学研究的 重要对象之一。
氢原子光谱发现历史
早期研究
19世纪初，科学家们开始对光谱 进行研究，但当时的技术水平有 限，无法对氢原子光谱进行精确
测量。
经典实验
19世纪末，巴尔末对氢原子光谱 进行了系统研究，发现了巴尔末 公式，能够较好地描述氢原子光
预备知识：需要了解量子力学中的 波函数、算符、本征值和本征态等 基本概念，以及碱金属原子的电子 结构和性质。
THANKS
感谢观看
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目 录
• 氢原子光谱基本概念 • 氢原子能级结构与跃迁 • 氢原子光谱实验观测与分析 • 氢原子光谱理论解释与应用 • 氢原子光谱研究前沿与展望 • 总结与回顾
01
氢原子光谱基本概念
氢原子光谱定义及特点
定义
氢原子光谱指的是氢原子从高能级 向低能级跃迁时发射或吸收光子的 频率集合，表现为一系列分立的谱 线。
06
总结与回顾
课程重点内容回顾
氢原子光谱的基本概念
解释了原子光谱的定义，以及氢原子光谱在量子力学中的重要性。
玻尔模型与氢原子光谱
详细阐述了玻尔模型对氢原子光谱的解释，包括能级跃迁、发射与 吸收光谱等。
量子力学与氢原子光谱
介绍了量子力学的基本原理，以及如何利用量子力学解释氢原子光 谱的精细结构和超精细结构。
特点
氢原子光谱具有简单、分立、规律 性强等特点，是原子物理学研究的 重要对象之一。
氢原子光谱发现历史
早期研究
19世纪初，科学家们开始对光谱 进行研究，但当时的技术水平有 限，无法对氢原子光谱进行精确
测量。
经典实验
19世纪末，巴尔末对氢原子光谱 进行了系统研究，发现了巴尔末 公式，能够较好地描述氢原子光
氢原子光谱 课件
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 原子光谱是分立的线状谱
• 特点：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。（钠、镁、铜、锌、镍 等）
氢气的吸收光 谱 氢气
3、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。
• （1）连续光谱
• • •
炽热的固体、液体及高压气体的光谱， 是由连续分布的一切波长的光组成的，这 种光谱叫做连续光谱。
• 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。
2）线状谱（原子光谱）：
只含有一些不连续的亮线 的光谱叫做线状谱。
线状谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。 各种原子的发射光谱都是线状谱，不同的原子的亮线 位置不同，即不同的原子的发光频率不同。因此，每 种原子都有自己的特征谱线。
氢原子光谱
复习提问：
1.α粒子散射实验的结果是什么？
2.卢瑟福的原子核式学说的内容有 哪些？
一、光谱：用光珊或棱镜可以把各 种颜色的光暗波长展开，获得光的 波长（频率）和强度分布的记录， 叫做光谱
1.发射光谱（拓展）
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 原子光谱是分立的线状谱
• 特点：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。（钠、镁、铜、锌、镍 等）
氢气的吸收光 谱 氢气
3、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。
• （1）连续光谱
• • •
炽热的固体、液体及高压气体的光谱， 是由连续分布的一切波长的光组成的，这 种光谱叫做连续光谱。
• 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。
2）线状谱（原子光谱）：
只含有一些不连续的亮线 的光谱叫做线状谱。
线状谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。 各种原子的发射光谱都是线状谱，不同的原子的亮线 位置不同，即不同的原子的发光频率不同。因此，每 种原子都有自己的特征谱线。
氢原子光谱
复习提问：
1.α粒子散射实验的结果是什么？
2.卢瑟福的原子核式学说的内容有 哪些？
一、光谱：用光珊或棱镜可以把各 种颜色的光暗波长展开，获得光的 波长（频率）和强度分布的记录， 叫做光谱
1.发射光谱（拓展）
氢原子光谱PPT教学课件
单原子分子：
t
1 2
mv2
1 2
m vx2
1 2
m
v
2 y
1 2
m
v
2 z
3 2
kT
v
2 x
v
2 y
vz2
1 v2 3
1 2
m vx2
1 2
m
v
2 y
1 2
m
v
2 z
1 2
kT
能量均分定理：
在温度为T 的平衡态下，物质分子的每一个自 由度都具有相同的平均动能，其大小都等于kT/2。
分子平均能量： i kT “i”为刚性分子自由度
m1
M mol pV RT1
, m2
M mol pV RT2
M mol 2 103 kg mol 1
m1
m2
M mol pV R
1 ( T1
1 T2
)Leabharlann Baidu
2103 5.07 106 10103 ( 1 1 )
8.31
280 290
1.50103(kg)
例题2.两瓶不同种类的气体，其分子平均平动动能 相等，但分子数密度不同。问：它们的温度是否相 同？压强是否相同？
2
２、氢灯
谱线位置
特征
波数
谱线
红 青 蓝
氢原子光谱 课件-氢原子光谱图26页PPT
氢原子光谱 课件-氢原子光谱图
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
Biblioteka Baidu
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
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【全国百强校】山东省枣庄市第三中学高中物理选修3-5课件：18.3 氢原子光谱(共24张PPT)
新课标高中物理选修3－5
第十八章 原子结构
复习
汤姆生通过阴极射线管，发现了电子并测出其荷质 比。
实验结果
绝大多数的粒子沿 着原来方向前进
少数粒子发生较大 偏转
极少数偏转超过90 度
极个别几乎达到180 度
复习
原子的中心有一个 带正电的原子核， 它几乎集中了原子 的全部质量，而电 子则在核外空间绕 核旋转。
每一种原子都有自己特定的原子光谱，不同 原子，其原子光谱均不同
4. 吸收光谱
1)定义： 白光通过物质时，一些频率的光被吸
收后在连续光谱上出现一些暗线。
②产生：
4. 吸收光谱
③特点： 各种原子的吸收光谱中的每 一条暗线，都跟该种原子的发射的线状 光谱相对应。 表明：吸收光谱也是原子的特征谱线。
太阳光谱是吸收光谱。
原子是稳定的
辐射电磁波频率连续变化
原子光谱是线状谱 —— 分立
小结：
定义：由发光体直接产生的光谱
发
｛ 射
光谱的形式：连续分布，一切波长的光都有
光 谱
连续光谱
产生：炽热的固体、液体和高压气体发光
光 谱
｛ 线状光谱
（原子光谱）
光谱形式：一些不连续的明线组成，不同 元素的线状光谱不同（又叫明线光谱）
产生：稀薄气体、金属蒸气、游离态原子
区的其它谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式.
第十八章 原子结构
复习
汤姆生通过阴极射线管，发现了电子并测出其荷质 比。
实验结果
绝大多数的粒子沿 着原来方向前进
少数粒子发生较大 偏转
极少数偏转超过90 度
极个别几乎达到180 度
复习
原子的中心有一个 带正电的原子核， 它几乎集中了原子 的全部质量，而电 子则在核外空间绕 核旋转。
每一种原子都有自己特定的原子光谱，不同 原子，其原子光谱均不同
4. 吸收光谱
1)定义： 白光通过物质时，一些频率的光被吸
收后在连续光谱上出现一些暗线。
②产生：
4. 吸收光谱
③特点： 各种原子的吸收光谱中的每 一条暗线，都跟该种原子的发射的线状 光谱相对应。 表明：吸收光谱也是原子的特征谱线。
太阳光谱是吸收光谱。
原子是稳定的
辐射电磁波频率连续变化
原子光谱是线状谱 —— 分立
小结：
定义：由发光体直接产生的光谱
发
｛ 射
光谱的形式：连续分布，一切波长的光都有
光 谱
连续光谱
产生：炽热的固体、液体和高压气体发光
光 谱
｛ 线状光谱
（原子光谱）
光谱形式：一些不连续的明线组成，不同 元素的线状光谱不同（又叫明线光谱）
产生：稀薄气体、金属蒸气、游离态原子
区的其它谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式.
氢原子光谱课件
4．光谱的应用 由于每种原子都有自己的特征谱线，可以利用它来鉴别物质和确 定物质的组成成分，这种方法称为光谱分析，它的优点是灵敏度高， 样本中一种元素的含量达到 10－10_g 就可以被检测到．
二、氢原子光谱的实验规律
1．巴耳末公式：1λ＝R212－n12(n＝3,4,5…)，其中 R 叫做里德伯常 量，数值为 R＝1.10×107 m－1.
A. 【答案】 A 【方法归纳】 解决光谱和光谱分析问题应从分析光谱成因入手．
知识点二 氢原子光谱的规律和应用 重点聚焦
1．氢原子的光谱： 从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图所示．
2．氢原子光谱的特点：在氢原子光谱图中的可见光区内，由右向 左，相邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性．
3．巴耳末公式： (1)巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式：1λ＝
新知预习 一、光谱 1．定义：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频 率)成分和强度分布的记录，即光谱． 2．分类 (1)线状谱：光谱是一条条的亮线． (2)连续谱：光谱不是一条条分立的谱线，而是连在一起的光带． 3．特征谱线：各种原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的亮线 位置不同，说明不同原子的发光频率不同，光谱中的亮线称为原子的 特征谱线．
提示： 能．氢光谱的最长波长对应着 n＝3，代入巴耳末公式便可计算出 最长波长．
问题 2 根据经典的电磁理论，原子的光谱是怎样的？而实际看 到的原子的光谱是怎样的？
人教版高中物理选修3-5课件：18-3氢原子光谱 (共50张PPT)
－
波长也只能是分立的值．
3．其他线系：除了巴耳末线系，发现氢光谱在红外和紫外 光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的公式． 4．巴耳末公式的意义：巴耳末公式以简洁的形式反映了氢 原子的 线状光谱 ，即辐射波长的分立性．
三、经典理论的困难 1．卢瑟福核式学说的成就：卢瑟福的核式结构模型正确地 指出了 原子核 的存在，很好地解释了 α 粒子散射 实验． 2．困难：经典的物理学既无法解释原子的 稳定性 ，也无 法解释原子光谱的 分立特征．
要 点 导 学
要点一 光谱和光谱分析
1.光谱的分类 按光谱的产生方式可分为发射光谱和吸收光谱，见下表：
发射光谱 连续谱 线状谱
吸收光谱 高温物体发出的 白光通过低温物
物体直接发出的光通过分光后产生的光谱
由 连 续 分 布 只含有一些不连续的亮线的 质时，某些波长的 定 的 一 切 波 长 光谱．它是由游离态的原子发 光 被 该 物 质 吸 收 义 的光 ( 一切单 射的，因此也叫原子光谱．某 后产生的光谱．吸 色光 ) 组成的 种元素原子线状谱的谱线称 收 光 谱 中 的 暗 线 光谱 为该元素原子的特征谱线 也是该元素原子 的特征谱线
某种原子线状光谱中的亮线与其吸收光谱中的暗线是一一 对应的，两者均可用来作光谱分析．
下列关于光谱的说法正确的是(
)
A．炽热固体、液体和高压气体发出的光谱是连续谱 B．各种原子的线状谱中的明线和它的吸收光谱中的暗线 必定一一对应 C．气体发出的光只能产生线状谱 D．甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸汽可得到甲物 质的吸收光谱
波长也只能是分立的值．
3．其他线系：除了巴耳末线系，发现氢光谱在红外和紫外 光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的公式． 4．巴耳末公式的意义：巴耳末公式以简洁的形式反映了氢 原子的 线状光谱 ，即辐射波长的分立性．
三、经典理论的困难 1．卢瑟福核式学说的成就：卢瑟福的核式结构模型正确地 指出了 原子核 的存在，很好地解释了 α 粒子散射 实验． 2．困难：经典的物理学既无法解释原子的 稳定性 ，也无 法解释原子光谱的 分立特征．
要 点 导 学
要点一 光谱和光谱分析
1.光谱的分类 按光谱的产生方式可分为发射光谱和吸收光谱，见下表：
发射光谱 连续谱 线状谱
吸收光谱 高温物体发出的 白光通过低温物
物体直接发出的光通过分光后产生的光谱
由 连 续 分 布 只含有一些不连续的亮线的 质时，某些波长的 定 的 一 切 波 长 光谱．它是由游离态的原子发 光 被 该 物 质 吸 收 义 的光 ( 一切单 射的，因此也叫原子光谱．某 后产生的光谱．吸 色光 ) 组成的 种元素原子线状谱的谱线称 收 光 谱 中 的 暗 线 光谱 为该元素原子的特征谱线 也是该元素原子 的特征谱线
某种原子线状光谱中的亮线与其吸收光谱中的暗线是一一 对应的，两者均可用来作光谱分析．
下列关于光谱的说法正确的是(
)
A．炽热固体、液体和高压气体发出的光谱是连续谱 B．各种原子的线状谱中的明线和它的吸收光谱中的暗线 必定一一对应 C．气体发出的光只能产生线状谱 D．甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸汽可得到甲物 质的吸收光谱
氢原子光谱玻尔模型完整版课件
玻尔理论对氢光谱的解释
n ∞ ５ ４
３
帕邢系
２
巴耳末系
E/eV -00.54 - 0.85 -1.51
- 3.4
玻尔理论成功解释氢光谱,甚
至预言氢原子其他谱线系
１赖曼系
-13.6
紫外区
可见光区
红外光
可见光4条 紫外光
0.31
-0.54
0.66
越往上 1.89 能量差越小
能级越密
10.2 12.09 12.75 13.06
一、光谱
连续谱、线状谱
原子的特征谱线
太阳光谱和光谱分析
二、氢原子光谱实验规律
1
1 R( 22
Fra Baidu bibliotek
1 n2
) n
3, 4,5,...
巴耳末公式 R=1.10107m1 里德伯常量
氢光谱系
三、经典理论的困难
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
相互矛盾 原子是稳定的 原子光谱是线状谱 —— 分立
电子
思考:在具有下 列能量的光子中 ,能被基态氢原 子吸收而发生跃 迁的是( )
A、13.6eV
B、12.75eV
C、 10ev
D、 10.4ev
E、14eV
玻尔理论的局限性
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卢瑟福的原子有核模型的困难
经典电磁理论： ①原子发射的光谱应该是连续光谱。 ②电子会落到原子核上。
e
v
F
r + e
实验事实：原子是稳定的； 原子所发射的光谱是线状的， 且具有一定的规律。
e
e +
PPT课件
12
~
R
1 m2
1 n2
1913年，玻尔在卢瑟福的有核模型的基础上， 推广了普朗克和爱因斯坦的量子概念，并引用到原 子中来。并结合原子光谱的实验规律，提出了关于 氢原子模型的三个假设，奠定了原子结构的量子理 论基础。为此他获得1922年诺贝尔物理学奖。
1 22
1 n2
红外区：
帕邢系：
~
R
1 32
1 n2
布喇开系：
~
RHale Waihona Puke Baidu
1 42
1 n2
n 3,4,5,
n 4,5,6,
n 5,6,7，
普方德系：
~
RPP5T1课2件
1 n2
n 6,7，8，
9
帕邢系 普方德系
1885 年瑞士数学家巴耳末把氢原子在可见光的谱 线归纳为巴耳末公式：
巴尔末公式
B
n2 n2 22
(n 3,4,5,6,)
常数 B 36PP4T.课5件7nm
6
巴尔末公式
B
n2 n2 22
(n 3,4,5,6)
当 n=3，4，5，6,为四条可见光谱线H、Hb、Hg、Hd
原子半径~10-10m，原子核半径10-14 ~10-15m
原子核式结构模型的建立，只肯定了原子核的存
在，但还不知道原子核外电子的情况。
PPT课件
3
19世纪80年代，光谱学的发展，使人们意识到 光谱规律实质是显示了原子内在的机理。
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。
莱曼系
巴尔末系 布拉开系
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：
~
R
1 m2
1 n2
（广义巴尔末公式）
式中：m 1,2,3 n取从(m+1)开始的正整数，即
n m 1, m 2, m 3,
对应一个m就构成一个谱线系。
光谱可分为三类：线状光谱，带状光谱，连续 光谱。连续光谱是固体加热时发出的，带状光谱是 分子所发出的，而线状光谱是原子所发出的。
每一种元素都有它自己特有的光谱线，原子谱 线“携带”着大量有关原子内部结构或原子能态变 化特色的“信息”。
通过研究光谱，就可以研究原子内部的结构，并 通过原子光谱的实验数据PP来T课件检验原子理论的正确性。4
PPT课件
2
原子结构的探索
关于原子的结构，人们提出各种不同的模型，
经公认的是1911年卢瑟福在 粒子散射实验基础上
提出的核式结构，即原子是由带正电的原子核和核 外作轨道运动的电子组成。
卢瑟福原子有核模型：
① 原子的中心是原子核，几乎占有原子的 全部质量，集中了原子中全部的正电荷。
② 电子绕原子核旋转。 ③ 原子核的体积比原子的体积小得多。
每一谱线的波数都等于P两PT课项件 的差数。
10
令：T (m )
R m2
,
R T(n) n2
~
R
1 m2
1 n2
有： ~ T(m) T(n) T(m),T(n) 称为光谱项。
氢原子光谱的规律：
1）光谱是线状的，谱线有一定位置。这就是说，谱 线有确定的波长值，而且彼此是分立的。
氢 放 电 管
2~3 kV 光 源
光阑
三棱镜 （或光栅）
全息干板
记录原子光谱原理示意图
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5
一、氢原子光谱的实验规律
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
很早，人们就发现氢气放电管获得的氢原子光谱， 在可见光范围内有四条谱线。
H： 红色 656.210nm； Hb ；深绿 486.074nm Hg ： 青色 434.010nm； Hd ；紫色 410.120nm
表示的氢原子光谱公式。
PPT课件
7
巴尔末公式
B
n2 n2 22
1890 年瑞典物理学家里德伯提出了一个用波数
表示的氢原子光谱公式
波数：单位长度内所包含的完整波形数目。
~ 1
1 n2 4
B
n2
4 B
1 22
1 n2
令 R 4 B
巴尔末公式
为里德伯常数 R 1.0967758107m1
~
R
1 22
1 n2
n 3,4,5,
氢原子光谱的其它谱线，也先后被发现。一个
在紫外区，由莱曼发现，还有三个在红外区，分别
由帕邢、布喇开、普方德发现。
PPT课件
8
紫外 莱曼系：
~
R
1 12
1 n2
n 2，3,4,
可见光
巴尔末系：~
R
H： 红色 656.210nm； Hg ： 青色 434.010nm；
Hb ：深绿 486.074nm Hd ；紫色 410.120nm
当n=7，8，9，10，为四条紫外部分谱线。
氢原子巴尔末线系
H
Hb Hg Hd H
n 3 4 5
656 .3 486 .3
364 .56nm
1890 年瑞典物理学家里德伯提出了一个用波数
2）谱线间有一定的关系，例如谱线构成一个谱线系， 它们的波长可以用一个公式表达出来，不同系的谱 线有些也有关系，例如有共同的光谱项。
3）每一谱线的波数都可以表达为二光谱项之差：
~ T(m) T(n) （里兹合并原理）
任一条谱线的波数都等于该元素所固有的许多光 谱项中的两项之差， 这是P里PT课兹件 在1908年发现的。 11
玻尔的氢原子理论的三个重要假设：
定态假设 频率条件假设 量子化条件假设
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13
二、玻尔的氢原子理论
1、玻尔的基本假设:
1) 定态假设：原子中的电子只能在一些特定的、半径不 连续的轨道上作圆周运动，而不辐射电磁波，这时原子 处于稳定状态（简称定态），并具有一定的能量。
21.3
氢原子光谱的实验规律 玻尔理论
PPT课件
1
除了黑体辐射、光电效应及康普顿散射外，经 典物理还在原子的结构和原子光谱的谱线规律上， 遇到重大困难。
1897年，人们发现了电子，并从实验中知道，电 子是所有原子的基本组成部分。在这之后，物理学的 中心问题就是探索原子内部的奥秘。
原子发光是重要的原子现象之一，对原子光谱的 研究是了解原子内部结构的重要手段之一。