氢原子光谱和玻尔的原子模型+课件--2025学年高二下学期物理人教版(2019)选择性必修第三册

-13.6 eV
巴尔末公式有正整数 n
出现，这里我们也用正整数
n 来标志氢原子的能级。
1
巴尔末公式：
R(
1 22
1 n2
) n
3，4,
5,
R=1.10 107m1
按照波尔理论，当从E3到E2 时，辐射的光子的能量为
3
2
巴耳末公式代表的是电子从量 子数n=3,4,5能级向量子数为2 的能级跃迁时发出的光谱线。
n 5
E∞ E5
原子在始、末两个
4 3
E4 E3
能级 Em 和 En ( Em>En )
间跃迁时，发射 (或吸
2
E2
收) 光子的频率可以由
前后能级的能量差决定：
1
E1
玻尔理论对氢光谱的解释
n=
n=5 n=4
n=3
巴
耳
n=2
末
系
0
-0.54 eV -0.85 eV -1.51 eV
-3.40 eV
n=1
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．
氢原子光谱的实验规律
氢原子只能发出一系列特定波长光
巴耳末公式： R叫做里德伯常量
n 有两层含义，一是 n 取一个值，可求出氢光谱中一条 谱线的波长，说明每一个 n 值分别对应一条谱线。 二是 n 值只能取正整数值3，4，5，……
经典理论的困难 卢瑟福原子核式模型无法解释氢原子光谱的规律。
氢原子光谱和玻尔的原子模型
பைடு நூலகம்
年 级：高二
学 科：高中物理（选择性必修三）
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， 并把实验中得到的彩色光带叫做光谱。
（1）线状光谱（线状谱） （2）连续光谱（连续谱）
气体中中性原子的发光光谱都是线状谱， 说明原子只发出几种特定频率的光。
不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率是不一样的。 线状谱的谱线也叫原子的特征谱线（原子光谱）。
同时又应用了“粒子、轨 道”等经典概念和有关牛 顿力学规律
量子化条件的引进没 有适当的理论解释
氦原子光谱
除了氢原子光谱外，在解决其 他问题上遇到了很大的困难
量子力学部分内容
人们经过进一步探索，建立了完整描述微观 规律的量子力学。
原子中电子的坐标没有确定的值。因此，我 们只能说某时刻电子在某点附近单位体积内 出现的概率是多少，而不能把电子的运动看 成一个具有确定坐标的质点的轨道运动。
赖曼系（紫外线） 巴耳末系（可见光）
∞n－－－－－－－－－E0/eV
5 4 3
2
+
N=1 帕邢系（红外线）
N=2
N=3
布喇开系
N=4
N=5
逢德系
N=6
1
成功解释了氢光谱 的所有谱线
波尔理论的局限性
玻尔理论成功的解释并预言了氢原子辐射的电磁波的问题， 但是也有它的局限性
在解决核外电子的运动时 成功引入了量子化的观念
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
玻尔原子理论的基本假设
假说1：轨道量子化
围绕原子核运动的电子轨
道半径只能是某些分立的数
值。且电子在这些轨道上绕
核的转动是稳定的，不产
生电磁辐射，也就是说，电 子的轨道是量子化的。
分立轨道
假说2：定态
电子在不同的轨道上运动，原子处于不同的状态,具有不同的能量。
能级：量子化的能量值。 定态：原子中具有确定能量的稳定状态。
基态：能量最低的状态(离核最近) 激发态：其他的能量状态
n
5 4
量3 子2 数
1
E∞ E5
激
E4 发
E3 态
E2
E1 基态
轨
道
与
能
1
级
2
相
3对
应
假说3：频率条件
当原子处于不同的状态时，电子在各处出现 的概率是不一样的。如果用疏密不同的点表 示电子在不要各个位置出现的概率，画出图 来就像云雾一样，人们形象地把它叫作电子 云（electron cloud）。
谢谢大家！
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物质的化 学组成成分。这种方法叫做光谱分析。
优点：灵敏度高。样本中一种元素的含量 达到10-10g时就可以被检测到。
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．