第三节氢原子光谱

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
氢原子光谱的其他线系
紫 外 线 区 红 外 区 还 有 三 个 线 系 莱曼线系
1 1 R 2 2 1 n 1
1 1 R 2 2 3 n 1
n 2， 3,4,
3.发射光谱与吸收光谱的对应关系：
各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的原 子的发射光谱中的一条明线相对应。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，也是原子的特征谱线。
太阳的光谱是吸收光谱。
各种光谱的特点及成因：
发 射 光 谱 定义：由发光体直接产生的光谱 产生条件：炽热的固体、液体和高压气体发 连续光谱 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 产生条件：稀薄气体发光形成的光谱
一、什么是光谱？ 光谱，全称是光学频谱，是复色光通过色散系 统（如光栅、棱镜）进行分光后，依照光的波 长（或频率）的大小顺次排列形成的图案。
连续光谱：
连续光谱：连续分布的包含有从红光到 紫光各种色光的光谱叫做连续光谱。炽 热的固体、液体和高压气体的发射光谱 是连续光谱。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。 是否所有物质发的光都是这样的光谱？
2）跃迁假设：原子从一种能量是Em的定态跃 迁到的能量是En另一种定态时，它要吸收或放 出一定频率的光子，光子能量由两定态的能量 差决定，即 hν=IEm-EnI
想一想，何时会吸收光子？何时会放出光子？
电子从一个轨道变到另一个轨道，不是以螺旋 线的形式变化的，而是突变----以跳跃的方式 变化的，因此玻尔把这现象叫“跃迁”
｛
光 谱
（原子光谱） 光谱形式：一些不连续的明线组成，不同 元素的明线光谱不同（又叫特征光谱） 定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的 吸 光谱 收 光 产生条件：炽热的白光通过温度较白光低的气体后， 谱 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）
｛
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。
三、氢原子光谱
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。红绿Fra bibliotek巴末耳公式
N > 6 的符合巴耳末公式的光谱线（大部分在紫外区，看不见）
观察氢原子的光谱实验：
1.装置： 氢气光谱管
分光镜
2~3kv 高压发生器
2、氢气发光时的光谱
光谱特点：
1.不连续，只是些亮线组成 2.不同色，每种颜色对应着一种波长 3.不等距，相邻两种光的波长间距不相同 明线光谱：只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线 光谱。明线光谱中的亮线叫谱线，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。明线光谱是由游离状态的原子发射的，所以也 叫原子的光谱。实践证明，原子不同，发射的明线光 谱也不同，每种原子只能发出具有本身特征的某些波 长的光，因此明线光谱的谱线也叫原子的特征谱线。
二、光谱分类：
1.发射光谱：物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。
物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。
发射光谱可分为两类：连续光谱和明线光谱。
2.吸收光谱：
特点：在连续光谱上 缺失了某些成份的光 此光谱图有何特点？
成因：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。
问题：氢原子的光谱是分立的，这是为什么？ 为解决这个问题，玻尔可谓费尽心机 1.氢原子的玻尔理论（3个假设）：
1）定态假设：原子只能处于一系列不连续的能 量状态之中，在这些状态中的原子是稳定的，电 子虽然在旋转，但它不会向外辐射能量
定态之一：近核运动 此时原子能量为Em
定态之二：远核运动 此时原子能量为En
n 4,5,6,
帕邢系
布喇开系
普丰特系
1 1 R 2 2 4 n 1 1 1 R 2 2 5 n 1
n 5,6,7，
n 6,7， 8，
本节核心问题：
1.氢原子的玻尔理论（3个） 2.能级概念和能级的计算 3.能级图及其对氢原子光谱的解释
3.能级：各状态的能量值叫能级。 （能级名称把能量不连续这一特点体现出来了） 4.能级图：用图来表示各状态的能量关系 5.用能级图解释氢原子光谱规律（重点）：
电离态 第三激发态 第二激发态
巴耳末系
第一激发态
莱曼系
基态
习题讨论：课本63练习题
1.一个处于第二激发态的氢原子，它最多可放 出多少个光子？ 2个
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
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。
早在17世纪，牛顿就发现了日光通过三 棱镜后的色散现象
2.氢原子能量公式： 选无穷远处电势能为零，则 E=Ek+Ep=-1/2ke2/r=.....=-Rhc/n2 当n=1时, 代入数值得E1=-Rhc=-13.6ev， 此状态能量最低，叫基态. 记住能量公式：En=E1/n2 于是，E2=-13.6/4=-3.4ev, 第一激发态 E3=-13.6/9=-1.51ev, E4=-13.6/16=-0.85ev, 第四激发态 E5=-13.6/25=-0.54ev, E∞=0 ，原子的最大能量值 能量取某些值的现象叫能量量子化
2.一群处于第二激发态的氢原子，它们最多可 3个 放出多少个光子？ 3.一群氢原子从n=5的激发态向低能级跃迁时， 产生的光谱线有多少条？ C52=10条 4.处于基态的氢原子在某种单色光的照射下， 只能发出频率为v1 、v2、 v3三种光，且 v1 <v2<v3 ，则该照射光的光子能量是多少？ hv3 或h(v1+v2)