原子物理第2讲第二章氢原子光谱详解
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原子物理学第2章原子的量子态全解
的温度升高时,单色辐射能量密度
最大值向短波方向移动.
0 1 2 3 4 λ(µm) 绝对黑体辐射能量密度按波长分布(实验)曲线
第二章 原子的量子态：玻尔模型
Manufacture: Zhu Qiao Zhong
4
物体辐射总能量按波长分布决定于温度.
800K
1000K
1200K
固体在温度升高时颜色的变化
矛盾二:经典的光强和时间决定光电流大小;而光电效应中只有 在光的频率大于红限时才会发生光电效应.
矛盾三:经典的驰豫时间（or:响应时间）较长 (若光强很小,电 子需较长时间吸收足够能量才能逸出),而光电效应不超过10-9s.
实验表明:光强为1μW/m2的光照射到钠靶上即有光电流产生, 这相当于500W的光源照在6.3km处的钠靶.
第二章 原子的量子态：玻尔模型
Manufacture: Zhu Qiao Zhong
10
“在目前业已基本建成的科学大厦中,物理学家似乎只要 做一些零碎的修补工作就行了;然而在物理学晴朗天空的 远处,还飘着两朵令人不安的愁云.”
——《19世纪笼罩在热和光的动力论上的阴影》 1900年4月27日于不列颠皇家科学院
1）光电流与入射光强度的关系
光电子
单色光
I
e
Is
A
V
遏止电压
光强较强 光强较弱
第二章 原子的量子态：玻尔模型
Ua o
U
Manufacture: Zhu Qiao Zhong
15
第二章 原子的量子态：玻尔模型
Manufacture: Zhu Qiao Zhong
16
2）光电子初动能与入射光频率呈线性关系,而与入射光强度
12.2第2讲 原子结构 氢原子光谱
二、 氢原子光谱
1.光谱:用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开,获得光的波长(频率)和强度分布 的记录,即光谱。
2.光谱分类:
某些波长的光， 所以明线光谱的谱线也叫原子的特征谱线。
3.氢原子光谱的实验规律:巴耳末系是氢原子光谱在可见光区的谱线,
其波长公式
由于极少数α粒子发生了大角度偏转，原子的全部正电荷集中在原子中央很小的体积 内，即原子核内。此实验不能说明原子核内存在中子，故C项正确，A、D项错误。
题型2 原子核式结构模型
典例2 不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是( B )
A.原子中心有一个很小的原子核 B.原子核是由质子和中子组成的 C.原子质量几乎全部集中在原子核内 D.原子的正电荷全部集中在原子核内
密立根油滴实验g 的原理图
(1)1909～1911年,英籍物理学家卢瑟福进行了α粒子散射
实验,提出了核式结构模型。
(2)α粒子散射实验的结果:绝大多数α粒子穿过金箔后,基本 上仍沿原来的方向前进,但有少数α粒子发生了大角度偏转, 偏转的角度甚至大于90°,也就是说它们几乎被“撞了回来”。
(3)原子的核式结构模型:原子中带正电部分的体积很小,但几乎占有全部质量,电子在正电体的外面运动。
( √)
(4)玻尔理论成功地解释了氢原子光谱，也成功地解释了氦原子光谱。
( ×)
(5)按照玻尔理论，核外电子均匀地分布在各个不连续的轨道上。( ×)
(6)氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁。
(× )
(7)氢原子可以吸收任何能量的光子而发生跃迁。( × )
玻尔理论的不足：没有完全揭示微观粒子运动的规律，它的 不足在于过多地保留了经典粒子的观念。而量子力学才是反 映微观世界运动规律的完整理论。
氢原子光谱ppt课件
03
氢原子光谱实验观测与分析
氢原子光谱实验装置介绍
光源
氢原子灯或放电管，产生氢原子 光谱。
单色仪
将复合光分解为单色光，并可选 择特定波长的光通过。
光探测器
如光电倍增管或CCD，将光信号 转换为电信号进行记录和分析。
数据采集与处理系统
对实验数据进行采集、处理和分 析，得出实验结果。
氢原子光谱观测方法
氢原子光谱研究挑战与机遇
实验技术挑战
01
尽管精密测量技术取得了显著进展，但进一步提高测量精度仍
面临诸多挑战，如如何消除系统误差、提高信噪比等。
理论模型挑战
02
现有理论模型在描述某些复杂现象时仍存在一定局限性，需要
进一步完善和发展。
交叉学科机遇
03
氢原子光谱研究与粒子物理、宇宙学等领域密切相关，这些领
04
氢原子光谱理论解释与应用
薛定谔方程与波函数概念
薛定谔方程
描述了微观粒子状态随时间变化 的规律，是量子力学的基本方程
之一。
波函数
量子力学中用来描述粒子状态的函 数，其模平方表示粒子在特定位置 被发现的概率。
量子数
描述原子或分子中电子运动状态的 参数，如主量子数、角量子数等。
氢原子光谱理论解释
玻尔模型
玻尔提出的氢原子模型，假设电子在 特定轨道上运动，且能量是量子化的。
能量级与光谱线
选择定则
解释了为何只有特定能级间的跃迁才 会产生光谱线，如偶极跃迁选择定则 等。
氢原子光谱由一系列分立的谱线组成， 对应着电子在不同能级间的跃迁。
氢原子光谱在物理、化学等领域应用
01
02
03
04
原子钟
利用氢原子光谱的稳定性和精 确性，制成高精度原子钟，用
氢原子光谱
精细结构特点
在光谱上表现为谱线的分裂和位移，可通过高分辨率光谱仪 进行观测。
氢原子光谱超精细结构探讨
超精细结构成因
在精细结构的基础上，由于原子核自旋与电子总角动量的耦合，导致能级进一步分裂。
超精细结构特点
在光谱上表现为谱线的更细微分裂和位移，需要更高精度的观测手段进行探测。
总结
氢原子光谱是量子力学和原子物理领域的重要研究对象，其性质和特点包括多个线系、精 细结构和超精细结构等。通过对氢原子光谱的深入研究，可以揭示原子内部结构和能级分 布的奥秘，为现代物理学的发展提供重要支撑。
02
氢原子光谱实验方法
氢原子光谱实验装置
光源
提供足够能量的光源，如钨丝 灯或激光器，以激发氢原子。
分光仪
将光源发出的光分成不同波长 的光谱。
探测器
用于检测分光后各波长光的强 度，如光电倍增管或CCD。
数据采集与处理系统
记录并处理实验数据，如计算 机和专用软件。
氢原子光谱实验步骤
1. 准备实验装置
量子力学对氢原子光谱解释
波函数与概率密度
量子力学用波函数描述电子状态，波函数的模平方表示电子在空间 中出现的概率密度。
能级与跃迁
量子力学中的能级概念与玻尔理论相似，但更为精确。电子在不同 能级间跃迁时，同样会发射或吸收光子。
选择定则
量子力学中的选择定则规定了哪些能级间的跃迁是允许的，从而解释 了氢原子光谱的特定结构。
氢原子光谱研究前景展望
• 高精度测量技术的发展：随着实验技术的不断进步，未来有望实现更高精度的氢原子光谱测量，从而更深入地 揭示原子结构和相互作用的奥秘。
• 新理论模型的探索：尽管现有的理论模型能够很好地解释氢原子光谱，但仍存在一些尚未解决的问题，如高阶 效应的处理、相对论和量子电动力学的结合等。未来有望通过发展新的理论模型，更准确地描述氢原子光谱。
在光谱上表现为谱线的分裂和位移，可通过高分辨率光谱仪 进行观测。
氢原子光谱超精细结构探讨
超精细结构成因
在精细结构的基础上，由于原子核自旋与电子总角动量的耦合，导致能级进一步分裂。
超精细结构特点
在光谱上表现为谱线的更细微分裂和位移，需要更高精度的观测手段进行探测。
总结
氢原子光谱是量子力学和原子物理领域的重要研究对象，其性质和特点包括多个线系、精 细结构和超精细结构等。通过对氢原子光谱的深入研究，可以揭示原子内部结构和能级分 布的奥秘，为现代物理学的发展提供重要支撑。
02
氢原子光谱实验方法
氢原子光谱实验装置
光源
提供足够能量的光源，如钨丝 灯或激光器，以激发氢原子。
分光仪
将光源发出的光分成不同波长 的光谱。
探测器
用于检测分光后各波长光的强 度，如光电倍增管或CCD。
数据采集与处理系统
记录并处理实验数据，如计算 机和专用软件。
氢原子光谱实验步骤
1. 准备实验装置
量子力学对氢原子光谱解释
波函数与概率密度
量子力学用波函数描述电子状态，波函数的模平方表示电子在空间 中出现的概率密度。
能级与跃迁
量子力学中的能级概念与玻尔理论相似，但更为精确。电子在不同 能级间跃迁时，同样会发射或吸收光子。
选择定则
量子力学中的选择定则规定了哪些能级间的跃迁是允许的，从而解释 了氢原子光谱的特定结构。
氢原子光谱研究前景展望
• 高精度测量技术的发展：随着实验技术的不断进步，未来有望实现更高精度的氢原子光谱测量，从而更深入地 揭示原子结构和相互作用的奥秘。
• 新理论模型的探索：尽管现有的理论模型能够很好地解释氢原子光谱，但仍存在一些尚未解决的问题，如高阶 效应的处理、相对论和量子电动力学的结合等。未来有望通过发展新的理论模型，更准确地描述氢原子光谱。
第2章氢原子的光谱与能级解读
第2章氢原子的光谱与能级——玻尔模型氢原子的光谱线系玻尔的量子假设原子的分立能级空间量子化2.1 氢原子的光谱2.1.1 光谱牛顿第一个从实验上发现了太阳的白光中含有各种不同的成分，1666年，他让通过小孔的一束太阳光射到一个三棱镜上，结果从三棱镜的另一个侧面射出的光就成了彩色的光带—不同颜色的光在空间分散开来（图2.1.1），这就是太阳的光谱（spectrum ）。
图2.1.1太阳光经过三棱镜后的色散光源所发出的光，往往含有各种的波长成分，如果用光谱仪器测量并记录光源中各个波长成分的强度，就可以得到光源的光谱。
光谱仪器都是色散仪器，其中的色散元件可以是棱镜（图2.1.2），也可以是光栅（图2.1.3），光经过棱镜或者光栅后，不同的波长成分以不同的角度出射，这就是色散。
如果用照像装置记录，则可得到一张光谱照片，不同波长的光被记录在照片上不同的位置；如果用能够探测光强的记录装置，则可得到光强按频率或波长的分布图，这就是常见的光谱图。
光谱可以用函数表示为光强随波长或频率的分布，即I =I (λ ，或者I =I (ν 、I =I (k 。
图2.1.2 棱镜光谱仪图2.1.3 光栅光谱仪自牛顿之后，很多人对物质的发光情况进行了研究。
1814年，德国物理学家夫琅禾费（Joseph von Fraunhofer，1787~1826，）利用自己制作的精密光学仪器，对太阳的光谱做了认真的研究，发现太阳光谱中有许多条暗线，并测出它们的波长。
在12年之前，英国化学家沃拉斯顿（William Hyde Wollaston1766~1828）已经观察到了这种暗线，但当时仅发现了7条。
夫琅禾费将观测到的576条暗线编制成表，并用字母A 、B 、C 、D 、……I 等将其命名，后来这些暗线被称作为夫琅禾费线，到现在已被发现了1万多条（图2.1.4）。
1859年，基尔霍夫（Gustav Robert Kirchhoff，1824 ~1887，德国物理学家）对光谱进行了深入的研究，他发现了物体吸收和发射本领之间的联系，他和本生（Robert Wilhelm Bunsen，1811~1899，德国化学家）研究了各种火焰和火花的光谱，注意到每种元素都有其独特的光谱，他们发明了光谱分析法，并用这种方法发现了新元素铯和铷。
原子物理学第二章 氢原子的光谱与能级
与RH(理论值)=109737.31cm-1相比,理论值偏
大?
(后来发现与原子核质量有关.)
♣先前假定M>>m,(M~∞)→所以认为原子核不动,电 子绕核旋转;实际M并非无限大,故核与电子是作双 体运动.而解双体运动的方法是将其分解为质心运动 与相对运动两部分:
★两体问题:
M&r&2 F12 F21 (1’)
4 0r 3
♣由上式可知,随着电子轨道r逐渐减小 时,电子运动园频率ω将逐渐增大,导致 光发射频率连续增大,故氢原子光谱应 为连续谱.
三、波尔氢原子模型:
1、波尔假设:
(a) 定态假设:电子处于某些能量状态 时是稳定的,不发生辐射,这些状态称原子的 定态.
(b) 跃迁假设:原子从一种定态跃迁到 另一种定态时,将发射电磁波,其频率为:
109737.31cm1
♣同时可知光谱项为:
T (m)
RH
1 m2
Em hc
,
T (n)
RH
(1 n2
)
En hc
♣由上式又可得:
Em hcRH m2 , En hcRH n2
♣结果: RH的理论值: RH的实验值:
RH=109737.31Cm-1 RH=109677.58cm-1
hvm,n En Em
·由上式可知:
v%
1
m ,n
vm ,n c
1 hc
(En
Em )
♣将能量公式(★★)代入上式,即得:
2 2me4 1 1
v% (40 )2 h3c n2 m2
♣与经验公式(a)相比较,可知:
第二章 第3节 光谱 氢原子光谱
第3节光谱__氢原子光谱一、光谱的几种类型及光谱分析的应用1．光谱复色光通过棱镜分光后，分解为一系列单色光，这些单色光按波长长短的顺序排列成的光带。
2．发射光谱(1)发射光谱：由发光物质直接产生的光谱。
①连续谱：由波长连续分布的光组成。
②明线光谱：光谱是一条条的亮线。
(2)产生：炽热的固体、液体及高压气体发光产生的光谱一般是连续谱，而稀薄气体发光产生的光谱多为明线光谱。
3．吸收光谱复色光通过某种炽热蒸气后，某些特定频率的光被吸收而出现暗线，这样的光谱称为吸收光谱。
4．光谱分析的应用(1)光谱分析：根据原子光谱来鉴别物质的化学组成中是否存在这种原子，含量的多少等，这种方法叫做光谱分析。
(2)应用：分析物质的组成，灵敏度高。
[特别提醒]同一原子的明线光谱中的明线与吸收光谱中的暗线相对应，这样的特征仅由原子决定。
二、氢原子光谱1．氢原子光谱巴尔末公式λ＝B n2n2－4(n＝3,4,5,6) 2．广义巴尔末公式1λ＝R H(1m2－1n2)(m＝1,2,3…，n＝m＋1，m＋2，m＋3，…)其中R H称里德伯常量。
1．判断：(1)各种原子的发射光谱都是连续谱。
()(2)不同原子的发光频率是不一样的。
()(3)线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质。
()(4)巴尔末公式反映了氢原子发光的连续性。
()(5)巴尔末依据氢原子光谱的分析总结出巴尔末公式。
()答案：(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√2．思考：能否根据巴尔末公式计算出对应的氢光谱的最长波长？提示：能。
氢光谱的最长波长对应着n＝3，代入巴尔末公式便可计算出最长波长。
1.(1)连续谱：①产生：炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱，如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续谱。
②特点：其光谱是连在一起的光带。
(2)线状谱：①产生：由单原子气体或金属蒸气所发出的光为线状光谱，因此也叫原子光谱。
稀薄气体发射光谱也是线状谱。
高中物理课件第2章3.光谱 氢原子光谱
1．氢原子的光谱 从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图 2-3-2 所示．
图 2-3-2
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．巴尔末公式 (1)巴尔末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式：λ＝Bn2n－2 4(或1λ ＝RH212－n12)，n＝3,4,5，…该公式称为巴尔末公式． (2)公式中只能取 n≥3 的整数，不能连续取值，波长是分立的值．
知识脉络
经典力学的成就与局限性
[先填空] 1．经典力学的成就 英国物理学家_牛__顿__在《自然哲学的数学原理》中建立了一个完整的力学理 论体系．他的理论只用几个基本的概念和原理，不但可以解决人们日常看到的 种种物体的运动问题，也可以说明天__体__运__动__规律． 经典力学的思__想__方__法__的影响远远超出了物理学与天文学的研究领域，对其 他自然科学、社会科学领域都产生了巨大影响．
图 2-3-1 【提示】 因为每种原子都有自己特定的原子光谱，不同的原子其原子光 谱不同，其亮线位置不同，条数不同，称为特征谱线．
1．光谱的分类
2．光谱分析的应用 (1)应用光谱分析发现新元素； (2)鉴别物体的物质成分；研究太阳光谱时发现了太阳中存在钠、镁、铜、 锌、镍等金属元素； (3)应用光谱分析鉴定食品优劣； (4)探索宇宙的起源等．谱 氢原子光谱
业 分
层
测
评
知 识 点 二
学习目标 1.了解光谱、连续谱、线状谱等概 念．(重点) 2.知道光谱分析及其应用．(重点) 3.知道氢原子光谱的规律．(重点、难 点)
知识脉络
光谱和光谱分析
[先填空] 1．光谱 复色光分解为一系列单色光，按波长长短 的顺序排列成一条光带，称为光 谱．
物理学 氢原子光谱
• 按谱线形状分：线状谱、
带状谱和连续谱。
2. 氢原子光谱的实验规律
• 氢气放电管可以获得氢原子光谱，谱线的间隔和 强度都向短波方向递减。
氢原子的光谱（可见区和近紫外区）
• 1885年，巴耳末发现这些谱线的波数（波长的 倒数）有一个简单关系式（氢原子的线状光谱）
• 氢原子光谱的其它谱线系 赖曼系（紫外） 帕邢系（红外）
12.3 氢原子光谱
1. 光谱 2. 氢原子光谱的实验规律
3. 经典理论的困难
1. 光谱
• 散射实验肯定了原子核的存在，核外电子情形呢？
• 光谱是光的频率成分和强度成分的关系图，是用光
谱仪测量的。
• 不同波长的光线会聚在屏
上不同点，在屏上形成一系
列狭缝的象（细线），摄成
的光谱照片----谱线。
棱镜光谱仪示意图
布拉开系（红外） 普丰特系（红外）
• 氢原子光谱的波数可统一表达
式中
对于每一个
构成一个谱线系。
例1 计算赖曼系中波长最长的谱线和线系限对应的 波长值。
解：由赖曼系光谱公式，最长的谱线对应于
因此
线系限对应于 即：赖曼线系的波长范围为
4. 经典理论的困难
• 所有原子都会变ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ原子核大小才是稳定的； • 原子的光谱应该总是连续的。
经典理论不能解释原子的稳定性、原子的线状谱。
高中物理精品课件：氢原子光谱
特点: 光谱是分立的亮线(只含几种特定频率的光)
可见 光区
2020-2021学年度下学期
长沙市长郡中学
三、氢 原 子 光 谱
2020-2021学年度下学期
长沙市长郡中学
三、氢 原 子 光 谱
可 见 光 区
2020-2021学年度下学期
长沙市长郡中学
三、氢 原 子 光 谱
可
见
光 区
巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，
长沙市长郡中学
三、氢 原 子 光 谱
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
2020-2021学年度下学期
长沙市长郡中学
三、氢 原 子 光 谱
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
特点: 光谱是分立的亮线(只含几种特定频率的光)
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三、氢 原 子 光 谱
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
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四、 经典理论的困难
1. 矛盾一： 无法解释原子的稳定性 2. 矛盾二： 无法解释原子光谱的分立性
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 事实上：
原子是稳定的
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辐射电磁波频率连续变化 辐射电磁波频率只是 某些确定值
的光被物质吸收后产生的光谱
吸收光谱中每一条暗线都跟该种原子的发射光 谱中的一条明线相对应
吸收光谱中的暗 谱线，也是原子 的特征谱线。
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太阳的光谱 长沙市长郡中学
太阳光谱是吸收 光谱
二、 光 谱 分 析
2020-2021学年度下学期
原子物理学第二章氢原子光谱
MV 2 mv 2 Ze 2 r1 r2 4 0 r 2
V r1 , v r2 ,
Mm 令 , 称为折合质量，那么运动方程为 M m
MVr1 mvr2 n h 2
经过修正的原子模型，它的波尔假设中的角动量量子化在质心中就是
Ze 2 r , 2 40 r
（2）频率条件 当原子从一个能量为 En 的定 态跃迁到另一能量为 Ek 的定态时，就要发射 或吸收一个频率为 kn 的光子。
(3) 角动量量子化假设
2 mvr nh 电子定态轨道角动量满足量子化条件： p =mrv n
根据上述三条基本假设，玻尔建立了他的原 子模型，并成功地解释了氢光谱的实验事实。
vD vH
D RH H RD
～
～
即
D H
H D RH 1 H H RD
对于同一条谱线，我们可以得到下面的关系式
而
1 MH MD m RH M m M m H D RD 1 MH
m 1 M , D
H H H
H
H
R RH
He+光谱
我们注意到： 1.毕克林系中每隔一条谱线和巴尔末系的谱 线差不多重合，但另外还有一些谱线位于巴 尔末系两邻近线之间； 2.毕克林系与巴尔末系差不多重合的那些谱 线，波长稍有差别，起初有人认为毕克林系 是外星球上氢的光谱线。
#
2．玻尔类氢离子理论 核电荷
原子稳定性困难
电子加速运动辐射电磁波，能量不断损失，电子回转半径 不断减小，最后落入核内，原子塌缩。
原子寿命 1010 s
**
电子在原子核的库仑场中运动，所以电子 的能量由动能 E k 和势能 E 两部分组成 p
02第二章 氢原子的光谱与能级(乙型)2012
c
~ 1 Ze [ 1 1 ] 与两个整数有关 2 4 0 hc rm rn
2
~ R[ 1 1 ] 而Rydberg方程为 m2 n2 两者有相同的形式
• 至此，Bohr的假设已经能够解释氢原子的光 谱规律。 • 但其中的一些数值，如轨道半径、能量（能 级）、Rydberg常数等还无法确定，说明该 理论还不完备 • 还需要有进一步的假设
2 2 me e 4 Z 2 En (4 0 ) 2 h 2 n 2
2 2 me e 4 Z 2 En (4 0 ) 2 h 2 n2
2 2 me e 4 Z 2 Z 2 1 En En ~ ( 2 2) 2 2 (4 0 ) h n n hc hc 2 2 me e 4 1 1 2 [ 2 2 ]Z 2 3 (4 0 ) h c n n
向量子化轨道跃迁时
2
1 Ze 2 hcR 2 2 h E En me v 2 4 0 r n
发出连续谱
§2.3
类氢离子的光谱
e
Ze
一、类氢离子 只有一个核外电子的离子
H HI
Li He HeII LiIII
Be BeIV
结构与氢原子类似
2 2 n
2
4 0 n rn 2 me e Z
2
2
4 0 2 a1 me e 2
0.529166 10
10
m 0.53 A
n2 rn a1 Z
第一Bohr半径
2 2 me e 4 Z 2 1 Ze 2 Z 2 En ) eV 2 2 2 13.6( (4 0 ) h n 2 4 0 rn n
高二物理氢原子光谱2
2
２、氢灯
谱线位置
波数
特征
谱线
红 青 蓝
１８８５年巴耳末（Ｂａｌｍｅｒ，Ｊ．Ｊ．１８２ ５—１８９８）根据埃格斯充（Ａｕｇｓｔｒｏｍ， Ａ．Ｊ．１８１４—１８７４）对光谱线的精确测量，提 出了氢原子光谱可见光区域光谱线波长的经验公式。１９ １３年，玻尔（Ｂｏｈｒ，Ｎ．Ｈ．Ｄ．１８８５—１９ ６２）引入量子概念提出的氢原子模型假说，给出了氢光 谱线系规律的理论解释。
女裁缝契雯娃姑婆：“少废话！快点滚！！”壮扭； 高仿手表：https:/// ；公主：“我很笨，你们先做个示范让我认真分析一下怎么样……！？” 女裁缝契雯娃姑婆：“想造反吗？看我来教训教训你们！”女裁缝契雯娃姑婆猛然像水绿色的亿肝孤山虫一样怪啸了一声，突然整出一个侧卧闪烁的特技神功，身上突然生 出了五只酷似新月模样的暗白色牙齿！接着使了一套，晕虫鼓锤滚一千四百四十度外加驼喘鸡尾转九周半的招数，接着又忽悠了一个，扭体鳄舞侧空翻三百六十度外加陀螺 转九周的朦胧招式……紧接着像水绿色的亿肝孤山虫一样怪啸了一声，突然整出一个侧卧闪烁的特技神功，身上突然生出了五只酷似新月模样的暗白色牙齿！最后甩起褐黄 色蘑菇形态的脑袋一甩，猛然从里面窜出一道神光，她抓住神光灿烂地一耍，一样白惨惨、光溜溜的法宝『白宝闪鬼卷尺卡』便显露出来，只见这个这件怪物儿，一边抽动 ，一边发出“吐哇”的怪音……！陡然间女裁缝契雯娃姑婆变态般地连续使出八十九家天鲸飘带翻，只见她深绿色蜜桃样的鼠夹烟波帽中，威猛地滚出五道耍舞着『白宝闪 鬼卷尺卡』的灌木丛状的舌头，随着女裁缝契雯娃姑婆的耍动，灌木丛状的舌头像玉米一样在食指飘然地搞出朦胧光环……紧接着女裁缝契雯娃姑婆又玩了一个倒立疯耍摸 飘带的怪异把戏，，只见她亮紫色蜈蚣一样的舌头中，狂傲地流出五团大陆翡翠头鼠状的沙砾，随着女裁缝契雯娃姑婆的摆动，大陆翡翠头鼠状的沙砾像韭菜一样，朝着壮 扭公主粗壮的好像桥墩一样的大腿乱翻过来……紧跟着女裁缝契雯娃姑婆也蹦耍着法宝像病鬼般的怪影一样朝壮扭公主乱颤过来壮扭公主猛然像海蓝色的黑脚荒原猿一样大 爽了一声，突然使了一套蹲身变形的特技神功，身上顿时生出了六只活似怪藤形态的淡黑色脸皮。接着秀了一个，颤猿玉笋滚一千四百四十度外加鸡吼金钵转九周半的招数 。紧接着像海蓝色的黑脚荒原猿一样大爽了一声，突然使了一套蹲身变形的特技神功，身上顿时生出了六只活似怪藤形态的淡黑色脸皮。最后摇起神盔模样的棕褐色短发一 哼，威猛地从里面流出一道幻影，她抓住幻影深邃地一甩，一样红晶晶、蓝冰冰的法宝¤天虹娃娃笔→便显露出来，只见这个这件怪物儿，一边摇晃，一边发出“嘀
２、氢灯
谱线位置
波数
特征
谱线
红 青 蓝
１８８５年巴耳末（Ｂａｌｍｅｒ，Ｊ．Ｊ．１８２ ５—１８９８）根据埃格斯充（Ａｕｇｓｔｒｏｍ， Ａ．Ｊ．１８１４—１８７４）对光谱线的精确测量，提 出了氢原子光谱可见光区域光谱线波长的经验公式。１９ １３年，玻尔（Ｂｏｈｒ，Ｎ．Ｈ．Ｄ．１８８５—１９ ６２）引入量子概念提出的氢原子模型假说，给出了氢光 谱线系规律的理论解释。
女裁缝契雯娃姑婆：“少废话！快点滚！！”壮扭； 高仿手表：https:/// ；公主：“我很笨，你们先做个示范让我认真分析一下怎么样……！？” 女裁缝契雯娃姑婆：“想造反吗？看我来教训教训你们！”女裁缝契雯娃姑婆猛然像水绿色的亿肝孤山虫一样怪啸了一声，突然整出一个侧卧闪烁的特技神功，身上突然生 出了五只酷似新月模样的暗白色牙齿！接着使了一套，晕虫鼓锤滚一千四百四十度外加驼喘鸡尾转九周半的招数，接着又忽悠了一个，扭体鳄舞侧空翻三百六十度外加陀螺 转九周的朦胧招式……紧接着像水绿色的亿肝孤山虫一样怪啸了一声，突然整出一个侧卧闪烁的特技神功，身上突然生出了五只酷似新月模样的暗白色牙齿！最后甩起褐黄 色蘑菇形态的脑袋一甩，猛然从里面窜出一道神光，她抓住神光灿烂地一耍，一样白惨惨、光溜溜的法宝『白宝闪鬼卷尺卡』便显露出来，只见这个这件怪物儿，一边抽动 ，一边发出“吐哇”的怪音……！陡然间女裁缝契雯娃姑婆变态般地连续使出八十九家天鲸飘带翻，只见她深绿色蜜桃样的鼠夹烟波帽中，威猛地滚出五道耍舞着『白宝闪 鬼卷尺卡』的灌木丛状的舌头，随着女裁缝契雯娃姑婆的耍动，灌木丛状的舌头像玉米一样在食指飘然地搞出朦胧光环……紧接着女裁缝契雯娃姑婆又玩了一个倒立疯耍摸 飘带的怪异把戏，，只见她亮紫色蜈蚣一样的舌头中，狂傲地流出五团大陆翡翠头鼠状的沙砾，随着女裁缝契雯娃姑婆的摆动，大陆翡翠头鼠状的沙砾像韭菜一样，朝着壮 扭公主粗壮的好像桥墩一样的大腿乱翻过来……紧跟着女裁缝契雯娃姑婆也蹦耍着法宝像病鬼般的怪影一样朝壮扭公主乱颤过来壮扭公主猛然像海蓝色的黑脚荒原猿一样大 爽了一声，突然使了一套蹲身变形的特技神功，身上顿时生出了六只活似怪藤形态的淡黑色脸皮。接着秀了一个，颤猿玉笋滚一千四百四十度外加鸡吼金钵转九周半的招数 。紧接着像海蓝色的黑脚荒原猿一样大爽了一声，突然使了一套蹲身变形的特技神功，身上顿时生出了六只活似怪藤形态的淡黑色脸皮。最后摇起神盔模样的棕褐色短发一 哼，威猛地从里面流出一道幻影，她抓住幻影深邃地一甩，一样红晶晶、蓝冰冰的法宝¤天虹娃娃笔→便显露出来，只见这个这件怪物儿，一边摇晃，一边发出“嘀
第二节、氢原子光谱
4、光谱分析的优点：非常灵敏而且迅速。 5、光谱分析的应用：发现新元素和研究天体的化 学组成。
思考与研讨
1、下列物质能产生线状谱的是：（ D）
A、炽热的钢水 B、炽热的高压气体 C、发光的白炽灯 D、试电笔内氖管
2、下列产生吸收光谱的是：（ D）
A、霓红灯发光产生的光谱 B、蜡烛火焰 C、高压水银灯发光产生的光谱 D、白光通过温度较低的钠蒸气
n2 n2
4
n 3,4,5,6
或
365.46
n2 n2 22
nm ,
n 3,4,5,
用波数(波长的倒数)表示：
~
1 R( 22
1 n2
)
----巴耳末公式
式中的常数R称为里德伯常量，对于氢原子， 实验测得R的值为1.097×107m-1
n大于6的符合巴耳末公式的光谱线（大部分在紫外 区）随后也被观测到了，可见这个公式确实反映了氢 原子内在的某种规律。人们把一系列符合巴耳末公式 的光谱线统称为巴耳末系。
氢原子光谱的实验规律
H
H H H
H
6563A 4861A 4341A 4102A 3646A
可见，氢原子受激发只能发出几种特定频率的 光，他的光谱是几条分立的亮线，就不像不等距的 “阶梯”。这些谱线之间到底有什么规律呢？
巴耳末公式
1885年瑞士的巴耳末用经验公式表示出氢原
子的前四条可见光谱：
B
６、原子光谱
氢原子光谱只是众多原子光谱中最简单的 一种，下图列出了钠、氦和汞等原子的光谱。
科学家观察了大量的 原子光谱，发现每 种原子都有自己特定的原子光谱。不同的原 子，其原子光谱均不相同，因而，原子光谱 被称为原子的“指纹”。我们可以通过对光 谱的根系鉴别不同的原子，确定物体的化学 组成并发现新元素。
思考与研讨
1、下列物质能产生线状谱的是：（ D）
A、炽热的钢水 B、炽热的高压气体 C、发光的白炽灯 D、试电笔内氖管
2、下列产生吸收光谱的是：（ D）
A、霓红灯发光产生的光谱 B、蜡烛火焰 C、高压水银灯发光产生的光谱 D、白光通过温度较低的钠蒸气
n2 n2
4
n 3,4,5,6
或
365.46
n2 n2 22
nm ,
n 3,4,5,
用波数(波长的倒数)表示：
~
1 R( 22
1 n2
)
----巴耳末公式
式中的常数R称为里德伯常量，对于氢原子， 实验测得R的值为1.097×107m-1
n大于6的符合巴耳末公式的光谱线（大部分在紫外 区）随后也被观测到了，可见这个公式确实反映了氢 原子内在的某种规律。人们把一系列符合巴耳末公式 的光谱线统称为巴耳末系。
氢原子光谱的实验规律
H
H H H
H
6563A 4861A 4341A 4102A 3646A
可见，氢原子受激发只能发出几种特定频率的 光，他的光谱是几条分立的亮线，就不像不等距的 “阶梯”。这些谱线之间到底有什么规律呢？
巴耳末公式
1885年瑞士的巴耳末用经验公式表示出氢原
子的前四条可见光谱：
B
６、原子光谱
氢原子光谱只是众多原子光谱中最简单的 一种，下图列出了钠、氦和汞等原子的光谱。
科学家观察了大量的 原子光谱，发现每 种原子都有自己特定的原子光谱。不同的原 子，其原子光谱均不相同，因而，原子光谱 被称为原子的“指纹”。我们可以通过对光 谱的根系鉴别不同的原子，确定物体的化学 组成并发现新元素。
高中物理氢原子光谱知识点总结
高中物理氢原子光谱知识点总结在全日制普通高中物理教科书的原子物理学部分中，氢原子光谱是要学习的内容之一。
下面我给大家带来高中物理氢原子光谱知识点，希望对你有帮助。
高中物理氢原子光谱知识点1、发射光谱：物质发光直接产生的光谱从实际观察到的物质发光的发射光谱可分为连续谱和线状谱。
1连续谱：连续分布着的包含着从红光到紫光的各种色光的光谱。
产生：是由炽热的固体、液体、高压气体发光而产生的。
2线状谱：只含有一些不连续的亮线的光谱，线状谱中的亮线叫谱线。
产生：由稀薄气体或金属蒸气即处于游离态下的原子发光而产生的，观察稀薄气体放电用光谱管，观察金属蒸气发光可把含有该金属原子的物质放到煤气灯上燃烧，即可使它们汽化后发光。
2、吸收光谱：高温物体发出的白光通过物质后，某些波长的光波被物质吸收后产生的光谱。
产生：由炽热物体或高压气体发出的白光通过温度较低的气体后产生。
例如：让弧光灯发出的白光通过低温的钠气，可以看到钠的吸收光谱。
若将某种元素的吸收光谱和线状谱比较可以发现：各种原子吸收光谱的暗线和线状谱和亮线相对应，即表明某种原子发出的光和吸收的光的频率是特定的，故吸收光谱和线状谱中的暗线比线状谱中的亮线要少一些。
3、光谱分析各种元素的原子都有自己的特征谱线，如果在某种物质的线状谱或吸收谱中出现了若干种元素的特征谱线，表明该物质中含有这种元素的成分，这种对物质进行化学组成的分析和鉴别的方法称为光谱分析。
其优点：灵敏、快捷、检查的最低量是10-10克。
4、光谱分析的应用1光谱分析在科学技术中有着广泛的应用，例如，在检测半导体材料硅和锗是不是达到高纯度要求时，就要用到光谱分析。
2历史上，光谱分析还帮助人们发现了许多新元素，例如，铷和铯就是人们通过分析光谱中的特征谱线而发现的。
3利用光谱分析可以研究天体的物质成分，19世纪初在研究太阳光谱时，人们发现它的连续光谱中有许多暗线，通过仔细分析这些暗线，并把它们跟各种原子的特征谱线对照，人们知道了太阳大气层中含有氢、氦、氮、碳、氧、铁、镁、硅、钙、钠等几十种元素。
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…….
结论： （1）氢光谱中任何一条谱线的波数，都可以写成两 个整数决定的函数之差。 （2）取m一定的值，n>m，可得到同一线系中各光 谱的波数值。 （3）改变公式中的m值，就可得到不同的线系。
4、光谱项，并合原则
RH 令： T (m) 2 m
并合原则：
记住！
RH T ( n) 2 n
光谱项
记住！
n2 B 2 n 3, 4, 5, n 4 n , B 线系限
B 3645.6 Å
Balmer经验公式
1890年
里德堡（Rydberg）用波数改写:
41 1 v 2 2 RH B 2 n 1
RH 1.0967758 107 m1
1 1 v RH 2 2 n 2,3, 4 1 n
1 1 v RH 2 2 n 4,5,6 3 n
n 5,6,7
1908年 帕邢发现 帕邢系： 红 外 区
1922年布喇开发现 v R 1 1 H 2 2 布喇开系: 4 n 1924年普芳德发现 普丰特系数：
电子轨道运动的频率：
f
V e 2 r 2
Z 4 0 me r 3
经典理论的困难
! 原子稳定性困难:
电子加速运动辐射电磁波，能量不断损失，电子回转半径 不断减小，最后落入核内，原子塌缩。 原子寿命
~ 1010 s
! 光谱分立性困难:
电子绕核运动频率
v e 1 2πr 2π 4π 0 me r 3
二．氢原子光谱的线系
1.巴尔末系 (可见光区) 光谱的研究从1853年Angstron 发现 到14条谱线， 开始。 1885年，已观察
(Å )
H 6562.8 H 4861.3
H 4340.5
H 4101.7 H 3970.1
Hα
n=3
H Hγ H
n=4 n=5 n=6
上节课内容
• α粒子散射实验验证了原子的核式结构
• 原子 = 原子核 + 电子
卢瑟福——“行星模型”
r
10-15-10-14m
10-10m
行星模型的困难
困难: 1、原子稳定性问题 2、原子的同一性问题 原子的再生性 3、原子的再生性问题 4、原子线状光谱问题
原子的结 构到底如 何？
第二章 原子量子态 玻尔模型
这些经验公式是否反映了原子内部结构的规律性？？
5、经典理论的困难
经典理论（行星模型）对原子体系的描述 库仑力提供电子绕核运动的向心力：
r
me v 2 Ze 2 r 4 0 r 2
2 2 1 Ze 1 Ze 原子体系的能量： E me v 2 2 4π 0 r 4π 0 2r
电磁波频率等于电子回转频率，发射光谱为连续谱。
描述宏观物体运动规律的经典理论,不能随意地推广到原子 这样的微观客体上。必须另辟蹊径！新理论？有哪些？
十九世纪末的物理学
经典物理学
Maxwell 电磁理论
Newton力学
Gibbs-Boltzman 统计力学
十九世纪末的物理学
物理学的大厦已经完 成，今后物理学家的 任务只是把实验做得 更精确些。
开尔文
自然界的一切现象是否全部 可以凭借经典物理学来理解
三个著名实验导致“量子”概念的引入和应用
黑体辐射谱
以太漂移
经典物理学无法解释的代
表性实验有黑体辐射、光电效
应和氢原子的线状光谱等
第二章：原子的量子态：玻尔模型
2.1 背景知识
(了解！)
黑体辐射
到了十九世纪末期，物理学晴朗的天空出 现了几朵令人不安的“乌云”，在物理学中 出现了一系列令人费解的实验现象。物理学 遇到了严重的困难，其中两朵最黑的云分别 是： 麦克尔逊--莫雷实验 和 黑体辐射实验
光电效应
前者导致了相对论的诞生后，后者导致了量 子论的诞生。
一、量子假说根据之一：黑体辐射
2.1.2 黑体 黑体辐射
1、热辐射
热辐射现象：任何温度下，宏观物体都要向外辐射电磁波。 电磁波能量的多少，以及电磁波按波长的分布都与温度有 关，故称为热辐射。 热平衡现象：辐射和吸收的能 量恰相等时称为热平衡。此时 温度恒定不变。
v T (m) T (n)
每一谱线的波数差都可表达为二光谱项之差
综上所述，氢原子光谱有如下规律： （1）谱线的波数由两个光谱项之差决定：
~ T (m) T (n)
nm
（2）当m保持定值，n取大于m的正整数时，可给 出同一光谱系的各条谱线的波数。 （3）改变m数值，可给出不同的光谱线系。 以后将会看到，这三条规律对所有原子光谱都适 用，所不同的只是各原子的光谱项的具体形式各 有不同而已。
1 1 v RH 2 2 n 5
n 6,7,8
3、里德伯公式
线系的一般表示：
记住！
1 1 v RH 2 2 n m m=1，2，3，4，5……. n=m + 1, m + 2 , m + 3
m=1 莱曼系
m=2 巴尔末系 m=3 帕邢系
§2.1 背景知识 §2.2 玻尔模型 §2.3 玻尔理论的修正和推广 §2.4 夫兰克－赫兹实验
§2.1 背景知识
2.1.1. 光谱 2.1.2 黑体辐射 2.1.3. 光电效应
第二章 原子的能级和辐射
2.1.1 光谱---研究原子结构的重要手段
一．光谱及其分类 光谱（spectrum） 电磁辐射频率成分和强度分布的关系图 光谱仪
巴尔末线系限：
1 1 2 n 3, 4, 5, 2 2 n
氢原子的Rydberg常数
RH v 2 2
记住！
2.H原子光谱的其它线系 可 见 光
1 1 巴尔末系： v RH 2 2 n 3, 4,5,6 3 n
紫 外 区
1914年 赖曼发现 赖曼系：
将混合光按不同波长 成分展开成光谱的仪 器。 光源
分光器（棱镜或光栅）
纪录仪 （感光 底片或 光电纪 录器）
按光谱结构分类
连续光谱 固体热辐射 原子发光
线光谱
带光谱 按光谱机制分类
பைடு நூலகம்
分子发光
发射光谱
样品光源 分光器 纪录仪
I
I
吸收光谱
连续光源 样品
分光器 纪录仪
光谱由物质内部运动决定，包含内部结构信息 最简单的原子光谱 ?