高考物理总复习配餐作业33光电效应原子结构氢原子光谱讲解
高中物理氢原子光谱知识点
高中物理氢原子光谱知识点一、氢原子光谱的发现历程。
1. 巴尔末公式。
- 1885年，巴尔末发现氢原子光谱在可见光区的四条谱线的波长可以用一个简单的公式表示。
巴尔末公式为(1)/(λ)=R((1)/(2^2) - (1)/(n^2))，其中λ是谱线的波长，R称为里德伯常量，R = 1.097×10^7m^-1，n = 3,4,5,·s。
- 巴尔末公式的意义在于它反映了氢原子光谱的规律性，表明氢原子光谱的波长不是连续的，而是分立的，这是量子化思想的体现。
2. 里德伯公式。
- 里德伯将巴尔末公式推广到更一般的形式(1)/(λ)=R((1)/(m^2)-(1)/(n^2))，其中m = 1,2,·s，n=m + 1,m + 2,·s。
当m = 1时，对应赖曼系（紫外区）；当m = 2时，就是巴尔末系（可见光区）；当m = 3时，为帕邢系（红外区）等。
二、氢原子光谱的实验规律与玻尔理论的联系。
1. 玻尔理论对氢原子光谱的解释。
- 玻尔提出了三条假设：定态假设、跃迁假设和轨道量子化假设。
- 根据玻尔理论，氢原子中的电子在不同的定态轨道上运动，当电子从高能级E_n向低能级E_m跃迁时，会发射出频率为ν的光子，满足hν=E_n-E_m。
- 结合氢原子的能级公式E_n=-(13.6)/(n^2)eV（n = 1,2,3,·s），可以推出氢原子光谱的波长公式，从而很好地解释了氢原子光谱的实验规律。
例如，对于巴尔末系，当电子从n（n>2）能级跃迁到n = 2能级时，发射出的光子频率ν满足hν = E_n-E_2，进而可以得到波长与n的关系，与巴尔末公式一致。
2. 氢原子光谱的不连续性与能级量子化。
- 氢原子光谱是分立的线状光谱，这一现象表明氢原子的能量是量子化的。
在经典理论中，电子绕核做圆周运动，由于辐射能量会逐渐靠近原子核，最终坠毁在原子核上，且辐射的能量是连续的，这与实验观察到的氢原子光谱不相符。
高考物理总复习 专题十二 第1讲 光电效应 原子结构配套课件
考点 3 玻尔原子模型 1．玻尔原子模型 三条假设： (1)“定态假设”：原子处于一系列不连续的能量状态中， 电子做变速运动，并不向外辐射电磁波，这样的相对稳定的状 态称为定态． (2)“跃迁假设”：电子在两个不同定态间发生跃迁时，却 要辐射(或吸收)光子，其频率由两个定态的能量差值决定h ν＝ E2－E1. (3)“轨道量子化假设”： 原子的不同能量状态跟电子沿 不同半径绕核运动相对应．轨道半径也是不连续的．
到 180°
都集中在一个很小的范围内
(3)原子核式结构模型．
①在原子的中心有一个很小的核，叫___原__子__核___． ②原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核
里．
③带负电的电子在核外空间里绕着核旋转．
(4)原子核大小：从α粒子散射实验的数据估算出原子核的 半径约为 10－15～10－ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ4 m；原子的半径约为 10－10 m.
专题十二 近代物理初步
考点内容
1.氢原子光谱 2.氢原子的能级结构、能级公式 3.原子核的组成、放射性、原子 核的衰变、半衰期
4.放射性同位素 5.核力、核反应方程 6.结合能、质量亏损 7.裂变反应和聚变反应、裂变反 应堆
8.射线的危害和防护 9.光电效应 10.爱因斯坦光电效应方程
要求 Ⅰ Ⅰ
第1讲 光电效应 原子结构
考点 1 光电效应 1．光电效应：
图 12-1-1 在光的照射下物体发射电子的现象叫光电效应．发射出来 的电子叫_光__电__子___．
2．光电效应的规律
(1)任何一种金属都有一个极限频率 ν0，入射光的频率 ν>ν0， 才能产生光电效应．
(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光频 率的增大而增大．
2024年高考物理氢原子光谱知识点总结
2024年高考物理氢原子光谱知识点总结2024年高考物理考试的物理氢原子光谱知识点总结如下：1. 氢原子光谱的基本特点：氢原子光谱是由氢原子的电子在不同能级之间跃迁所产生的。
它具有明亮的谱线和离散的能级结构。
2. 氢原子的能级结构：氢原子的能级由一系列具有不同能量的能级组成，其中最低的能级为基态（n=1），其他能级称为激发态（n>1）。
每个能级都有特定的能量值和对应的主量子数n。
3. 氢原子光谱系列：氢原子光谱可分为巴尔末系列、帕维系列和布莱克曼系列。
巴尔末系列是电子从高能级(n>2)跃迁到第二能级(n=2)时产生的谱线，帕维系列是电子从n>3的能级跃迁到第三能级(n=3)时产生的谱线，布莱克曼系列是电子从n>4的能级跃迁到第四能级(n=4)时产生的谱线。
4. 氢原子的能级间距：氢原子的能级间距由公式∆E = -13.6eV/n^2计算，其中∆E为能级间距，n为主量子数。
不同的能级间距对应不同的能量和频率。
5. 能级跃迁和光谱线的产生：当氢原子的电子跃迁到较低能级时，从高能级到低能级的能量差将以光子的形式释放出来，产生光谱线。
光谱线的波长和频率与能级差有关，可由公式λ = c/f和E = hf 计算，其中λ为波长，c为光速，f为频率，E为能量，h为普朗克常数。
6. 波尔理论：根据波尔理论，氢原子电子的能量是量子化的，只能处于特定的能级，而不能连续地存在于任意能级。
波尔理论通过引入角动量量子化条件和能级跃迁的辐射条件，成功解释了氢原子光谱的特点。
7. 色散光谱的测量：色散光谱仪是测量光谱的常用仪器。
它利用透镜或棱镜对光进行分散，使不同波长的光线分离，从而观察到光谱线。
通常使用光栅或棱镜作为色散元件，将光线按波长进行分散。
总之，物理氢原子光谱是高考物理中的重要知识点，考生应熟练掌握氢原子能级结构、能级跃迁和光谱线的产生原理，以及氢原子光谱的测量方法和数学计算公式。
高考物理总复习 第63讲 氢原子光谱原子能级讲义
第63讲氢原子光谱原子能级考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求氢原子光谱氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ弱项清单轨道跃迁时电子动能、电势能的变化关系，及一群与一个的区别.知识整合一、电子的发现英国的物理学家________发现了电子．引发了对原子中正负电荷如何分布的研究．二、氢原子光谱1．光谱(1)光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的________(频率)和强度分布的记录，即光谱．(2)光谱分类有些光谱是一条条的______，这样的光谱叫做线状谱．有的光谱是连在一起的________，这样的光谱叫做连续谱．(3)氢原子光谱的实验规律氢原子光谱是________谱．巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝________，(n＝3，4，5，…)，R是里德伯常量，R＝1.10×107m－1，n为量子数．核式结构模型正确的解释了α粒子散射实验的结果，但是，经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释氢原子光谱的分立特性．三、玻尔理论玻尔提出了自己的原子结构假说，成功的解释了原子的稳定性及氢原子光谱的分立特性． (1)轨道量子化：电子绕原子核运动的轨道的半径不是任意的，只有当半径的大小符合一定条件时，这样的轨道才是可能的．电子的轨道是量子化的．电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射．(2)能量量子化：当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的能量．因此原子的能量是量子化的．这些量子化的能量值叫做________．原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为________．能量最低的状态叫做________，其他的状态叫做________．原子只能处于一系列不连续的轨道和能量状态中，在这些能量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，保持稳定状态．(3)跃迁频率条件：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝________.(h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34J ·s )四、氢原子的能级、半径公式 1．氢原子的能级和轨道半径(1)氢原子的能级公式：E n ＝E 1n 2(n ＝1，2，3，…)，其中E 1为基态能量，其数值为E 1＝－13.6 eV .(2)氢原子的半径公式：r n ＝n 2r 1(n ＝1，2，3，…)，其中r 1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r 1＝0.53×10－10m .方法技巧考点 能级跃迁与光谱线1．对氢原子的能级图的理解氢原子能级图的意义：(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态．相邻横线间的距离不相等，表示相邻的能级差不等，量子数越大，相邻的能级差越小．(2)横线左端的数字“1，2，3…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.4…”表示氢原子的能级．(3)带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为：hν＝E m －E n . 2．关于能级跃迁的五点说明 (1)当光子能量大于或等于13.6 eV 时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV ，氢原子电离后，电子具有一定的初动能．(2)电子动能：电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力，即k e 2r 2＝m v 2r ，所以E k n ＝k e22r n，随r 增大而减小．(3)电势能：当轨道半径减小时，静电力做正功，电势能减少；反之，轨道半径增大时，电势能增加．(4)原子能量：E n ＝E p n ＋E k n ＝E 1n2，随n 增大而增大，其中E 1＝－13.6 eV .(5)一群氢原子处于量子数为n 的激发态时，可能辐射出的光谱线条数：N ＝C 2n ＝n （n －1）2. 3．原子跃迁的两种类型(1)原子吸收光子的能量时，原子将由低能级态跃迁到高能级态．但只吸收能量为能级差的光子，原子发光时是由高能级态向低能级态跃迁，发出的光子能量仍为能级差．(2)实物粒子和原子作用而使原子激发或电离，是通过实物粒子和原子碰撞来实现的．在碰撞过程中，实物粒子的动能可以全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两个能级差值，就可以使原子受激发而跃迁到较高的能级；当入射粒子的动能大于原子在某能级的能量值时，也可以使原子电离．【典型例题1】 (17年苏锡常镇二模)由玻尔原子理论，氦离子He ＋能级如图所示，电子在n ＝3轨道上比在n ＝4轨道上离氦核的距离________(选填“大”或“小”)．当大量处在n ＝3的激发态的He ＋发生跃迁时，所发射的谱线有________条．【学习建议】 熟悉谱线的计算公式N ＝C 2n ＝n （n －1）2.(17年苏锡常镇一模)欧洲核子研究中心的科学家通过大型强子对撞机俘获了少量反氢原子．反氢原子是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成．反质子和质子具有相同的质量，且带着等量异种电荷．反氢原子和氢原子具有相同的能级，其原子能级如图所示．(1)根据玻尔原子结构理论，反氢原子n ＝3轨道处的电势比n ＝4轨道处的电势________(选填“高”或“低”)；正电子处在n ＝3轨道上运动的动能比处在n ＝4轨道上的动能________(选填“大”或“小”)．(2)上题中，若有一静止的反氢原子从n ＝2的激发态跃迁到基态．已知光子动量p 与能量E 之间满足关系式P ＝E c，元电荷e ＝1.6×10－19 C ，光速c ＝3×108m /s .求①放出光子的能量．②放出光子时反氢原子获得的反冲动量大小．【学习建议】 熟悉原子跃迁时，静电力做功与电势能变化的关系，熟悉静电力提供向心力推导动能与轨道半径的关系．【典型例题2】(17年南京二模)汞原子的能级图如图所示，现让光子能量为E的一束光照射到大量处于基态的汞原子上，汞原子能发出3种不同频率的光，那么入射光光子的能量为________eV，发出光的最大波长为________m．(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，计算结果保留两位有效数字)当堂检测 1.(多选)下列说法中正确的是( )A．氢原子从激发态向基态跃迁时能辐射各种频率的光子B．玻尔理论能解释氢原子光谱C．一个氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时，能辐射3个光子D．一群氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种频率的光子第2题图2．如图所示，某原子的三个能级的能量分别为E1、E2和E3.a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光，下列判断正确的是( )A．E1>E2>E3B．E3－E2>E2－E1C．b的波长最长D．c的频率最高3．可见光光子的能量在1.61 eV～3.10 eV范围内．若氢原子从高能级跃迁到低能级，根据氢原子能级图(如图所示)可判断( )第3题图A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级时发出可见光B．从n＝3能级跃迁到n＝2能级时发出可见光C．从n＝2能级跃迁到n＝1能级时发出可见光D．从n＝4能级跃迁到n＝1能级时发出可见光4．(16年苏北四市三模)如图所示为氢原子的能级图，n为量子数．若氢原子由n＝3跃迁到n＝2的过程释放出的光子恰好能使某种金属产生光电效应，则一群处于n＝4的氢原子在向基态跃迁时，产生的光子中有__________种频率的光子能使该金属产生光电效应，其中光电子的最大初动能E km＝________eV.第4题图5．(17年扬州一模)氢原子的能级图如图所示，原子从能级n＝4向n＝2跃迁所放出的光子正好使某种金属材料发生光电效应．求：(1)该金属的逸出功．(2)原子从能级n＝4向n＝1跃迁所放出的光子照射该金属，产生的光电子的最大初动能．第5题图第十四章 原子 原子核第63讲 氢原子光谱 原子能级知识整合基础自测 一、汤姆生二、1.(1)波长 (2)亮线 光带 (3)线状 R (122－1n2)三、 (2)能级 定态 基态 激发态 (3) E m －E n 方法技巧·典型例题1· 小 3 【解析】 能级越低离核越近，3轨道比4轨道离核更近．大量的处于n ＝3能级的氦离子发生跃迁时，所发射的谱线有3→2、3→1、2→1，共有3条．·变式训练·(1)低 大 (2)①10.2 eV ②5.44×10－27kg ·m/s 【解析】 反质子带负电，产生的电场方向由无限远处指向负电荷，沿着电场线的方向电势逐渐降低，所以轨道半径越小，离反质子越近，电势越低；根据k e 2r 2＝m v 2r可知，轨道半径越小速率越大，则动能越大．跃迁释放光子能量E ＝E 2－E 1＝10.2 eV ，光子动量p ＝Ec＝5.44×10－27kg ·m/s ，根据动量守恒，反冲动量与光子动量大小相等，方向相反，即p ′＝p ＝5.44×10－27kg ·m/s.·典型例题2·7.7 4.4×10－7【解析】 大量的处于第二激发态的汞原子能发生3种不同频率的光，则入射光的能量为E ＝E 3－E 1＝7.7 eV ；波长最大的，频率最小，所以3轨道跃迁到2轨道波长最大，E 3－E 2＝h cλ，所以λ＝4.4×10－7 m. 当堂检测1．BD 【解析】 当氢原子从激发态向基态跃迁时，据玻尔理论：ΔE ＝E m －E n ，可知氢原子只能辐射、吸收特定频率的光子．一个光子辐射时最多只能n －1；一群光子才是N ＝C 2n ＝n ()n －12，玻尔理论解释了原子光谱．2．D 【解析】 结合题图和电子跃迁时发出的光子的能量为E ＝E m －E n 可知E c ＝E a ＋E b ，能量差E 3－E 2等于光子a 的能量，能量差E 2－E 1等于光子b 的能量，能量差E 3－E 1等于光子c 的能量，那么c 对应的能量最大，而a 对应的能量最小，因：E 1<E 2<E 3，且E n ＝E 1n2，则有E 3－E 2<E 2－E 1故AB 错误；又E n ＝hc λ，c 光的频率最高，a 光的波长最长，故C 错误，D 正确．3．B 【解析】 四个选项中，只有B 选项的能级差在1.61 eV ～3.10 eV 范围内，故B 选项正确．4．5 10.86 【解析】 氢原子从第3能级向第2能级时，发出光子的能量为1.89 eV ，从第4能级向基态跃迁发出6种频率的光子，其中光子能量大于或等于1.89 eV 的有5种．从第4能级直接跃迁到基态的光子产生光电效应时，对应的最大初动能最大，为E k ＝hν－W 0＝(E 4－E 1)－(E 3－E 2)＝10.86 eV.5. (1)2.55 eV (2)10.2 eV 【解析】 (1)原子从能级n ＝4向n ＝2跃迁所放出的光子的能量为3.40－0.85＝2.55 eV ，当光子能量等于逸出功时，恰好发生光电效应，所以逸出功为2.55 eV.(2)从能级n ＝4向n ＝1跃迁所放出的光子能量为13.6－0.85＝12.75 eV ，根据光电效应方程得，最大初动能为E km ＝12.75－2.55＝10.2 eV.。
高考物理总复习第十五章 第1讲 光电效应、原子结构、氢原子光谱
2013-11-27
有志者事竟成
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高考复习· 物理
五、光电效应方程 1．基本物理量． (1)光子的能量ε＝hν，其中h＝6.63×10－34 J· s(称为普朗 克常量)． (2)逸出功：使电子脱离某种金属所做功的最小值．
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(3)最大初动能． 发生光电效应时，金属表面上的电子吸收光子后克服原 子核的引力逸出时所具有动能的最大值． 2．光电效应方程． 爱因斯坦光电效应方程是根据能量守恒定律推导出来 的，描述的是光电子的最大初动能Ek跟入射光子的能量hν和 逸出功W之间的关系：Ek＝hν－W.
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6．氢原子光谱的实验规律． 1 巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式 λ ＝ 1 1 R( 2－ 2)(n＝3,4,5，„，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－ 2 n
1
)．
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三、玻尔理论、能级 1．玻尔原子模型． (1)轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原 子核做圆周运动，电子绕核运动的轨道是稳定的． (2)定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不 同的状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是不连续 的．这些不同的状态叫定态．在各个定态中，原子是稳定 的，不向外辐射能量．
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四、光电效应 1．定义：在光的照射下从物体发射出电子的现象(发射 出的电子称为光电子)． 2．产生条件：入射光的频率大于极限频率．
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高考物理一轮复习 第十四章第2节 光电效应 原子结构 氢原子光谱课件 新人教版选修35
第十四章 第2节
高考调研
高三物理（新课标版）
________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________ _______________________________________________
第十例 2 入射光照射到某金属表面上发生光电效应，若 入射光的强度减弱，而频率保持不变，那么( )
A．从光照至金属表面上到发射出光电子之间的时间 将明显增加
B．逸出的光电子的最大初动能将减小 C．单位时间内从金属表面逸出的光电子数目将减少 D．有可能不发生光电效应
第十四章 第2节
高考调研
高三物理（新课标版）
4．光电效应方程：根据能量守恒定律，金属表面的 电子吸收了光子的能量 hν 后，一部分用于克服逸出功 W0，剩余部分即为光电子的最大初动能：
12mv2＝hν－W0.
第十四章 第2节
高考调研
高三物理（新课标版）
例 1 如下图所示是用光照射某种金属时逸出的光 电子的最大初动能随入射光频率的变化图线，普朗克常 量 h＝6.63×10－34J·s，由图可知( )
第十四章 第2节
高考调研
高三物理（新课标版）
【解析】 只要发生光电效应，就是瞬时性的，跟 照射光强弱无关，A 错误；光电子的最大初动能只与照 射光的频率和金属的极限频率有关，而与光的强弱无关， B 错误；对一定频率的光，照射光越强、单位时间到达金 属表面的光子数越多．
高考物理一轮复习讲义第十三章第讲原子结构氢原子光谱含答案
第1讲原子结构氢原子光谱板块一主干梳理·夯实基础【知识点1】氢原子光谱Ⅰ1．原子的核式结构(1)电子的发现：英国物理学家J.J.汤姆孙发现了电子。
(2)α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数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：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。
2．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)光谱分类有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。
有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。
(3)氢原子光谱的实验规律巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R⎝⎛⎭⎫122－1n2，(n＝3,4,5，…)，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1，n为量子数。
【知识点2】氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ1．玻尔理论(1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量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。
(2)跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即hν＝E m－E n。
(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s) (3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周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也是不连续的。
2．基态和激发态原子能量最低的状态叫基态，其他能量较高的状态叫激发态。
3．氢原子的能级图板块二考点细研·悟法培优考点1 氢原子能级图及原子跃迁[深化理解]1．能级图中相关量意义的说明氢原子的能级图如图所示。
新人教版高考物理总复第12章 第1节 光电效应 氢原子光谱
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3．光电流与饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路 中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和 值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流 与所加电压大小无关。
4．入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金 属表面单位面积上的总能量。
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A．若电路中电源的正、负极反接后，电路中仍可能有光电流 B．单色光照射一段时间后，才能观察到电流表指针转动 C．若另一束波长为 λ2 的单色光(λ2>λ1)照射到光电管的阴极时， 电路中也可能产生光电流但光电流肯定比前次小 D．入射光的强度一定时，电路中光电流的大小随电压的增大而 持续增大
解析答案 栏目导航
A．1×1014 Hz
B．8×1014 Hz
C．2×1015 Hz
D．8×1015 Hz
解析答案 栏目导航
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B [根据爱因斯坦光电效应方程 Ek＝hν－W0＝hcλ－hν0，代 入数据解得 ν0≈8×1014Hz，B 正确。]
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4.(多选)(2017·全国卷Ⅲ)在光电效应实验中，分别用频
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[判断正误]
(1)原子核集中了原子全部的正电荷和质量。
(×)
(2)原子中绝大部分是空的，原子核很小。
(√ )
(3)核式结构学说是卢瑟福在 α 粒子散射实验的基础上提出的。 (√ )
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1．下列与 α 粒子散射实验结果一致的是( ) A．所有 α 粒子穿过金箔后偏转角度都很小 B．大多数 α 粒子发生较大角度的偏转 C．向各个方向运动的 α 粒子数目基本相等 D．极少数 α 粒子发生大角度的偏转
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高中物理第2章原子结构3光谱氢原子光谱课件教科版选修3-5
评
知 识 点 二
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．
2．分类 (1)连续谱：由波长 连续分布的彩色光带组成的光谱． (2)发射光谱：由发光物质直接产生的光谱． (3)吸收光谱：连续光谱中某些特定频率的光被物质吸收而形成的谱线． (4)线状谱：由分立的谱线组成的光谱． (5)原子光谱：对于同一种原子，线状谱的位置是相同的，这样的谱线称为 原子光谱．
3．光谱分析 (1)定义：利用原子光谱的特征来鉴别物质和确定物质的组成部分． (2)优点：灵敏度、精确度高．
1．光谱的分类
1太阳光谱是吸收光谱，是阳光透过太阳的高层大气层时而形成的，不是 地球大气造成的.
2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.
氢原子光谱
[先填空] 1．氢原子光谱的获得 在真空管中充入稀薄的氢气，在强电场的激发下，氢原子就会发光，通过 分光镜就可以观察到氢原子光谱．
巴尔末公式的两点提醒 (1)巴尔末公式反映氢原子发光的规律特征，不能描述其他原子． (2)公式是在对可见光的四条谱线分析时总结出来的，在紫外光区的谱线也 适用．
2024年高考物理氢原子光谱知识点总结
2024年高考物理氢原子光谱知识点总结（按照篇幅无法包含全部知识点，以下为知识点的一部分）：一、氢原子的构造1. 氢原子由一个质子和一个电子组成，其中质子位于原子核中，电子绕原子核运动。
2. 氢原子的电子可处于不同能级中，能级越高，电子的能量越大。
3. 氢原子的能级由量子数n来表示，常用的能级有n=1，n=2，n=3等等。
4. 氢原子的能级之间存在能级差，能级差越大，跃迁时释放的光子能量越大。
二、氢原子光谱的发现和分类1. 1885年，巴尔末发现了氢原子的光谱，包括可见光和紫外线光谱。
2. 根据光谱线的特征，氢光谱可分为巴尔末系列、帕邢-朗默尔系列和博尔系列。
3. 巴尔末系列主要包括Hα线、Hβ线、Hγ线等，属于可见光谱。
4. 帕邢-朗默尔系列主要包括Hα线以下的一系列红外线，属于红外光谱。
5. 博尔系列主要包括Hα线以上的一系列紫外线，属于紫外光谱。
三、巴尔末系列1. 巴尔末系列的光谱线可用巴尔末公式来计算：1/λ=R(1/n1^2-1/n2^2)；其中，1/λ为波数，R为里德伯常量，n1和n2为两个正整数。
四、帕邢-朗默尔系列1. 帕邢-朗默尔系列的光谱线主要分布在红外区域，无法用目视观察。
2. 帕邢-朗默尔系列的光谱线可以用帕邢公式计算：1/λ=R(1/n_f^2-1/n_i^2)；其中，1/λ为波数，R为里德伯常量，n_f和n_i为两个正整数，n_f<n_i。
五、博尔系列1. 博尔系列的光谱线主要分布在紫外区域，需要使用紫外光谱仪观察。
2. 博尔系列的光谱线可以用博尔公式计算：1/λ=R(1/n_f^2-1/n_i^2)；其中，1/λ为波数，R为里德伯常量，n_f和n_i为两个正整数，n_f<n_i。
六、氢原子光谱的应用1. 氢原子光谱被广泛应用于天文学、能级结构研究等领域。
2. 氢原子光谱线的测量可以用来确定天体的距离和速度。
3. 氢原子光谱的特征可以用来研究原子的能级结构及量子力学现象。
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高中物理氢原子光谱知识点1、发射光谱:物质发光直截了当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,能够看到钠的吸收光谱。
若将某种元素的吸收光谱和线状谱比较能够发现: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,假如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)利用光谱分析能够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,通过认真分析这些暗线,并把它们跟各种原子的特征谱线对比,人们明白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、(４)光谱分析还能鉴定食品的优劣、例如,通过分析茶叶的近红外光谱,测定其各种化学成分的含量,就能够鉴定茶叶的优劣、级别、真假以及品种等、(5)用光谱分析还能够鉴定文物,例如:１9７8年在新石器时代遗址浙江省余姚县河姆渡村,人们挖掘出一件木质漆碗,器壁外涂有一层朱红色的涂料,且微有光泽,借助光谱分析,鉴定出这种涂料与马王堆出土的漆皮类似,因此漆工艺的历史可追溯至700０年前。
高考物理总复习 配餐作业33 光电效应 原子结构 氢原子光谱
(三十三) 光电效应原子结构氢原子光谱A组·基础巩固题1.关于光电效应，下列表述正确的是( )A．光照时间越长，光电流越大B．入射光频率大于极限频率时就能产生光电子C．入射光足够强，就可以有光电流D．不同的金属逸出功都是一样的解析光电流的大小与入射光的强度有关，与光照射的时间长短无关，故A错误。
发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率，故B正确。
能否发生光电效应与入射光的强度无关，入射光足够强，不一定能产生光电流，故C错误。
不同的金属逸出功是不同的，故D 错误。
答案 B2．卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是图中的( )A B C D解析本题考查学生对α粒子散射实验现象的定性认识。
由教材中讲述的实验现象可知，只有D选项符合题意。
答案 D3．关于物质的波粒二象性，下列说法不正确的是( )A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性解析光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性。
光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显。
而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性，D项错误。
答案 D4．(多选)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在照相底片上先后出现如图甲、乙、丙所示的图象，则( )A．图象甲表明光具有粒子性B．图象乙表明光具有波动性C．用紫外线观察不到类似的图象D．实验表明光是一种概率波解析图象甲曝光时间短，通过光子数很少，呈现粒子性。
图象乙曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，故A、B正确；同时也表明光波是一种概率波，故D也正确；紫外线本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，故C错误。
高考物理总复习 第二章第二节 原子结构 氢原子光谱课件 新人教版选修35
【解析】 (1)由 E＝hν＝hcλ知，光子能 量越大时，光的频率越高、波长越短．从 高能级向 n＝1 能级跃迁时光子能量为 E≥E2－E1＝10.2 eV，A 正确．从高能 级向 n＝2 的能级跃迁时发出的光子能 量为 E3－E2≤E≤－E2，
即1.89 eV≤E≤3.40 eV，可见有一部 分光处于紫外线区域，B错误．从高 能级向n＝3的能级跃迁时，光子能量 最高值为E＝－E3＝1.51 eV，比可见 光光子能量小，C错误．从n＝3能级 向n＝2能级跃迁时，光子能量E＝E3 －E2＝1.89 eV，D正确．
＝13.6 eV.
②因为E1＝Ek1＋Ep1， 所以Ep1＝E1－Ek1 ＝－13.6 eV－13.6 eV ＝－27.2 eV.
③设用波长为 λ 的光照射可使氢原子电 离：hλc＝0－E1. 所以 λ＝－hEc1 ＝－－6.6133×.6×101－.364××130×－11908m
＝0.914×10－7m.
A．证明了质子的存在 B．证明了原子核是由质子和中子组 成的 C．证明了原子的全部正电荷和几乎 全部质量都集中在一个很小的核里 D．说明了原子中的电子只能在某些 轨道上运动
(2)(2011·高考上海卷)卢瑟福利用α粒 子轰击金箔的实验研究原子结构，正 确反映实验结果的示意图是( )
图2－2－4
【解析】 (1)α粒子散射实验发现了 原子内存在一个集中了全部正电荷和 几乎全部质量的核．数年后卢瑟福发 现核内有质子并预测核内存在中子， 所以C对，A、B错．玻尔发现了电子 轨道量子化，D错．
第二节 原子结构 氢原子光谱
基础梳理自学导引
一、原子结构 1．电子的发现：1897年，英国物理 学家___汤_姆__孙___发现了电子，明确电 子是原子的组成部分，揭开了研究原 子结构的序幕．
高考物理氢原子光谱知识点总结
2019 年高考物理氢原子光谱知识点总结1、发射光谱：物质发光直接产生的光谱从实质察看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：连续散布着的包括着从红光到紫光的各样色光的光谱。
产生：是由火热的固体、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：由稀疏气体或金属蒸气(即处于游离态下的原子 )发光而产生的，察看稀疏气体放电用光谱管，察看金属蒸气发光可把含有该金属原子的物质放到煤气灯上焚烧，即可使它们汽化后发光。
2、汲取光谱：高温物体发出的白光经过物质后，某些波长的光波被物质汲取后产生的光谱。
产生：由火热物体 (或高压气体 )发出的白光经过温度较低的气体后产生。
比如：让弧光灯发出的白光经过低温的钠气，能够看到钠的汲取光谱。
若将某种元素的汲取光谱和线状谱比较能够发现：各样原子汲取光谱的暗线和线状谱和亮线相对应，即表示某种原子发出的光和汲取的光的频次是特定的，故汲取光谱和线状谱中的暗线比线状谱中的亮线要少一些。
3、光谱剖析各样元素的原子都有自己的特点谱线，假如在某种物质的线状谱或汲取谱中出现了若干种元素的特点谱线，表示该物质中含有这类元素的第1页/共2页成分，这类对物质进行化学构成的剖析和鉴其他方法称为光谱剖析。
其长处：敏捷、快捷、检查的最低量是10-10 克。
4、光谱剖析的应用(1)光谱剖析在科学技术中有着宽泛的应用，比如，在检测半导体材料硅和锗是否是达到高纯度要求时，就要用到光谱剖析。
(2)历史上，光谱剖析还帮助人们发现了很多新元素，比如，铷和铯就是人们经过剖析光谱中的特点谱线而发现的。
(3)利用光谱剖析能够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很多暗线，经过认真剖析这些暗线，并把它们跟各样原子的特点谱线比较，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。
(4)光谱剖析还可以判定食品的好坏。
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(三十三) 光电效应原子结构氢原子光谱A组·基础巩固题1.关于光电效应，下列表述正确的是( )A．光照时间越长，光电流越大B．入射光频率大于极限频率时就能产生光电子C．入射光足够强，就可以有光电流D．不同的金属逸出功都是一样的解析光电流的大小与入射光的强度有关，与光照射的时间长短无关，故A错误。
发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率，故B正确。
能否发生光电效应与入射光的强度无关，入射光足够强，不一定能产生光电流，故C错误。
不同的金属逸出功是不同的，故D 错误。
答案 B2．卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是图中的( )A B C D解析本题考查学生对α粒子散射实验现象的定性认识。
由教材中讲述的实验现象可知，只有D选项符合题意。
答案 D3．关于物质的波粒二象性，下列说法不正确的是( )A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都没有特定的运动轨道C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性解析光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性。
光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显。
而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性，D项错误。
答案 D4．(多选)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在照相底片上先后出现如图甲、乙、丙所示的图象，则( )A．图象甲表明光具有粒子性B．图象乙表明光具有波动性C．用紫外线观察不到类似的图象D．实验表明光是一种概率波解析图象甲曝光时间短，通过光子数很少，呈现粒子性。
图象乙曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，故A、B正确；同时也表明光波是一种概率波，故D也正确；紫外线本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，故C错误。
答案ABD5．(多选)产生光电效应时，关于逸出光电子的最大初动能E k，下列说法正确的是( ) A．对于同种金属，E k与照射光的强度无关B．对于同种金属，E k与照射光的波长成反比C．对于同种金属，E k与照射光的时间成正比D．对于同种金属，E k与照射光的频率成线性关系解析发生光电效应，一个电子获得一个光子的能量，E k＝hν－W0，所以E k与照射光的强度无关，与光照射的时间无关，A正确，C错误；由E k＝hν－W0＝h cλ－W0可知E k与λ并非成反比关系，B错误；由E k＝hν－W0可知，E k与照射光的频率成线性关系，D正确。
答案AD6．用波长为 2.0×10－7m的紫外线照射钨的表面，释放出来的光电子中最大的动能是4.7×10－19J。
由此可知，钨的极限频率是(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，光速c＝3.0×108 m/s，结果取两位有效数字)( )A．5.5×1014Hz B．7.9×1014HzC．9.8×1014Hz D．1.2×1015Hz解析本题考查光电效应方程，意在考查考生对光电效应方程E k＝hν－W逸的理解，并能应用光电效应方程求解极限频率。
由光电效应方程E k＝hν－W逸，而W逸＝hν0，ν＝cλ，所以钨的极限频率ν0＝cλ－E kh＝7．9×1014Hz，选项B正确。
答案 B7．(多选)在单缝衍射实验中，中央亮纹的光强占从单缝射入的整个光强的95%以上。
假设现在只让一个光子通过单缝，那么该光子( )A ．一定落在中央亮纹处B ．可能落在其他亮纹处C ．不可能落在暗纹处D ．落在中央亮纹处的可能性最大解析 根据概率波的概念，对于一个光子通过单缝落在何处是不可确定的。
当然也可落在其他亮纹处，还可能落在暗纹处，故B 正确。
答案 B8．(2017·重庆模拟)如图所示为氢原子能级图，可见光的光子能量范围约为1.62 eV ～3.11 eV 。
下列说法正确的是( )A ．大量处在n >3的高能级的氢原子向n ＝3能级跃迁时，发出的光有一部分是可见光B ．大量处在n ＝3能级的氢原子向n ＝2能级跃迁时，发出的光是紫外线C ．处在n ＝3能级的氢原子吸收任意频率的紫外线光子都能发生电离D ．处在n ＝3能级的氢原子跃迁到n ＝1能级，辐射出的光照射逸出功为6.34 eV 的金属铂能发生光电效应解析 大量处在n >3的高能级的氢原子向n ＝3能级跃迁时，辐射的最大光子能量为1.51 eV ，比可见光的最小光子能量还小，所以发出的光不可能有可见光，故A 错误。
大量处在n ＝3能级的氢原子向n ＝2能级跃迁时，发出光的光子能量ΔE 32＝－1.51 eV －(－3.40 eV)＝1.89 eV ，在可见光的能量范围内，故发出的是可见光，故B 错误。
因为紫外线的光子能量大于3.11 eV ，所以处在n ＝3能级的氢原子吸收任意频率的紫外线光子都能发生电离，故C 正确。
ΔE 31＝－1.51 eV －(－13.60 eV)＝12.09 eV>6.34 eV ，能使金属铂发生光电效应，选项D 正确。
答案 CD9．现有a 、b 、c 三束单色光，其波长关系为λa ∶λb ∶λc ＝1∶2∶3。
当用a 光束照射某种金属板时能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为E k ，若改用b 光束照射该金属板，飞出的光电子最大动能为13E k ，当改用c 光束照射该金属板时( )A ．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为16E kB ．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为19E kC ．能发生光电效应，飞出的光电子最大动能为112E kD ．由于c 光束光子能量较小，该金属板不会发生光电效应解析 对a 、b 、c 三束光由光电效应方程有：hc λa －W ＝E k ，hc 2λa －W ＝13E k ，由以上两式可得hcλa ＝43E k ，W ＝13E k 。
当改用c 光速照射该金属板时hc 3λa －W ＝49E k －13E k ＝19E k ，故B 正确。
答案 BB 组·能力提升题10.如图所示，N 为钨板，M 为金属网，它们分别和电池两极相连，各电池的极性和电动势在图中标出。
钨的逸出功为4.5 eV 。
现分别用能量不同的光子照射钨板(各光子的能量在图上标出)。
那么，下列图中有光电子到达金属网的( )A ．①②③B ．②③④C ．②③D ．③④解析 由光电效应方程知，若有光电效应发生，入射光的频率必须大于金属的极限频率，①错，②③④发生光电效应；②所加电压为正向电压，只要有光电子逸出，电子就能到达M 板，②可以；③④所加电压为反向电压，由爱因斯坦的光电效应方程知，入射光的能量为8 eV 时，逸出的光电子的最大初动能为3.5 eV ，反向电压必须小于3.5 eV 才有光电子到达M 板，故③可以，④不能。
由上分析知C 对。
答案 C11．(2017·保定模拟)(多选)如图所示，这是一个研究光电效应的电路图，下列叙述正确的是( )A ．只调换电源的极性，移动滑片P ，当电流表示数为零时，电压表示数为遏止电压U 0的数值B ．保持光照条件不变，滑片P 向右滑动的过程中，电流表示数可能一直增大C ．不改变光束颜色和电路，增大入射光束强度，电流表示数会增大D ．阴极K 需要预热，光束照射后需要一定的时间才会有光电流解析 当只调换电源的极性时，电子从K 到A 减速运动，到A 恰好速度为零时对应电压为遏止电压，所以A 项正确；当其他条件不变，P 向右滑动，加在光电管两端的电压增加，光电子运动更快，由I ＝qt得电流表读数变大，当达到饱和光电流后，电流表示数不再增加，B 项错误；只增大入射光束强度时，单位时间内光电子数变多，电流表示数变大，C 项正确；因为光电效应的发生是瞬间的，阴极K 不需要预热，所以D 项错误。
答案 AC12．(多选)某同学采用如图所示的实验装置来研究光电效应现象。
当用某单色光照射光电管的阴极K 时，会发生光电效应现象。
闭合开关S ，在阳极A 和阴极K 之间加上反向电压，通过调节滑动变阻器的滑片逐渐增大电压，直至电流计中电流恰为零，此电压表的电压值U 称为遏止电压，根据遏止电压，可以计算出光电子的最大初动能E km 。
现分别用频率为ν1和ν2的单色光照射阴极，测量到遏止电压分别为U 1和U 2，设电子质量为m ，电荷量为e ，则下列关系式正确的是( )A ．用频率为ν1的光照射时，光电子的最大初速度v ＝2eU 1mB ．阴极K 金属的逸出功W 0＝h ν1－eU 1C ．阴极K 金属的极限频率νc ＝U 1ν2－U 2ν1U 1－U 2D ．普朗克常数h ＝e U 1－U 2ν2－ν1解析 光电子在电场中做减速运动，根据动能定理得：－eU 1＝0－12mv 2m 1，则得光电子的最大初速度v m 1＝2eU 1m，故A 正确；根据爱因斯坦光电效应方程得：h ν1＝eU 1＋W 0，h ν2＝eU 2＋W 0，得：金属的逸出功W 0＝h ν1－eU 1，联立得：h ＝e U 1－U 2ν1－ν2，故B 正确，D 错误，阴极K 金属的极限频率ν0＝W 0h ＝U 1ν2－U 2ν1U 1－U 2，故C 正确。
答案 ABC13．氢原子在基态时轨道半径r 1＝0.53×10－10m ，能量E 1＝－13.6 eV 。
求氢原子处于基态时：(1)电子的动能； (2)原子的电势能；(3)用波长是多少的光照射可使其电离？解析 (1)设处于基态的氢原子核外电子速度为v 1，则：k ·e 2r 21＝mv 21r 1，故电子动能E k1＝12mv 21＝ke22r 1＝9×109× 1.6×10－1922×0.53×10－10×1.6×10－19 eV ＝13.6 eV 。
(2)E 1＝E k1＋E p1，故E p1＝E 1－E k1＝－13.6 eV －13.6 eV ＝－27.2 eV 。
(3)设用波长λ的光照射可使氢原子电离：hcλ＝0－E 1，λ＝－hcE 1＝－6.63×10－34×3×108－13.6×1.6×10－19 m＝0.914 1×10－7 m 。
答案 (1)13.6 eV (2)－27.2 eV (3)0.914 1×10－7 m14．氢原子处于基态时，原子的能量为E 1＝－13.6 eV ，当处于n ＝3的激发态时，能量为E 3＝－1.51 eV ，则：(1)当氢原子从n ＝3的激发态跃迁到n ＝1的基态时，向外辐射的光子的波长是多少？ (2)若要使处于基态的氢原子电离，至少要用多大频率的电磁波照射原子？(3)若有大量的氢原子处于n＝3的激发态，则在跃迁过程中可能释放出几种不同频率的光子？解析(1)由跃迁公式得：hν＝E3－E1①ν＝cλ②由①②代入数据得：λ＝1.03×10－7m。