氢原子光谱中的不同谱线共39页
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氢原子光谱
主条目：韩福瑞系
主量子数n大于或等于7的电子跃迁到n = 6的能阶，产生的一系列光谱线称为“韩福瑞系列”，由韩福瑞于 1953年发现，位于红外光波段。
里德伯公式
主条目：里德伯公式
1889年瑞典物理学家约翰内斯·里德伯（Johannes Robert Rydberg）将上述各系列谱线归纳出氢原子谱线 的经验公式：
主条目：布拉开线系
主量子数n大于或等于5的电子跃迁到n = 4的能阶，产生的一系列光谱线称为“布拉格系列”，由布拉格于 ：蒲芬德系
主量子数n大于或等于6的电子跃迁到n = 5的能阶，产生的一系列光谱线称为“蒲芬德系列”，由蒲芬德于 1924年发现，位于红外光波段。
1885年，巴耳末（er，瑞士，1825-1898）将位于可见光波段，能量位于410.12奈米、434.01奈米、 486.07奈米、656.21奈米等谱线，以下列经验公式表示：，m = 3、4、5、6...，此方程称为巴耳末公式方程。
主条目：帕申系
主量子数n大于或等于4的电子跃迁到n = 3的能阶，产生的一系列光谱线称为“帕申系列”，由帕申于1908 年发现，位于红外光波段。
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六个线系
0 1
来曼系列
0 2
巴耳末系列
0 3
帕申系列
0 4
布拉格系列
0 6
韩福瑞系
0 5
蒲芬德系列
主条目：来曼系
主量子数n大于或等于2的电子跃迁到n = 1的能阶，产生的一系列光谱线称为“来曼系列”。此系列谱线能 量位于紫外光波段。
主条目：巴耳末系
主量子数n大于或等于3的电子跃迁到n = 2的能阶，产生的一系列光谱线称为“巴耳末系”。巴耳末系有四 条谱线处于可见光波段，所以是最早被发现的线系。
氢原子光谱
１８８５年巴耳末（Ｂａｌｍｅｒ，Ｊ．Ｊ．１８２ １８８５年巴耳末（Ｂａｌｍｅｒ，Ｊ．Ｊ．１８２ 年巴耳末（Ｂａｌｍｅｒ，Ｊ．Ｊ． １８９８） ５—１８９８）根据埃格斯充（Ａｕｇｓｔｒｏｍ， １８９８ 根据埃格斯充（Ａｕｇｓｔｒｏｍ， Ａ．Ｊ．１８１４ １８７４）对光谱线的精确测量，提 Ａ．Ｊ．１８１４—１８７４）对光谱线的精确测量， １８１４ １８７４ 出了氢原子光谱可见光区域光谱线波长的经验公式。 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 １３年，玻尔（Ｂｏｈｒ，Ｎ．Ｈ．Ｄ．１８８５—１９ （Ｂｏｈｒ，Ｎ．Ｈ．Ｄ．１８８５ ６２）引入量子概念提出的氢原子模型假说， 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。 谱线系规律的理论解释。
五．数据记录与处理
１．高压汞灯 入射线= 入射线
φ0 右 + φ
2
0左
２、氢灯
特征 谱线
谱线位置
波数Leabharlann 红青蓝若此时仍保持入射角i不变， 若此时仍保持入射角 不变，用未知波长的光线入 不变 射，测出相应的偏向角θ′，便可从定标曲线上找 测出相应的偏向角 ， 出它所对应的波长来。 出它所对应的波长来。本实验用汞原子光谱作出 定标曲线，再测出氢原子三条可观察到的光谱线 定标曲线， 的偏向角，在定标曲线上求出它们所对应的波长， 的偏向角，在定标曲线上求出它们所对应的波长， 验算里德伯常数。 验算里德伯常数。
氢原子光谱
引言
每种原子、分子都有其特征光谱。 每种原子、分子都有其特征光谱。因此分析其特征 光谱，对研究不同原子、分子及其结构有着重大的意义。 光谱，对研究不同原子、分子及其结构有着重大的意义。 光谱学已成为光学的一个重要分支， 光谱学已成为光学的一个重要分支，并被广泛用于科研 和生产中。 和生产中。 氢原子是最简单的原子，其光谱线在按波长（ 氢原子是最简单的原子，其光谱线在按波长（或波 数）大小的排列次序上显示出简单的规律性。研究原子 大小的排列次序上显示出简单的规律性。 结构，很自然氢原子首先被关注。 结构，很自然氢原子首先被关注。
18.3第三节氢原子光谱
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能力提升 6.对巴耳末公式下列说法正确的是( ) A.所有氢原子的光谱的波长都与巴耳末公式相对应 B.巴耳末公式只能确定氢原子发光的可见光部分的光的波长 C.巴耳末公式确定了氢原子发光的一个线系的波长,其中既
有可见光,又有紫外线 D.巴耳末公式确定了各种原子发光中的波长 答案:C
A.太阳表面大气层中缺少相应的元素 B.太阳内部缺少相应的元素 C.太阳表面大气层中存在着相应的元素 D.太阳内部存在着相应的元素 解析:太阳光谱是太阳光经过周围温度较低的大气层时,某些
频率的光被相应的元素的原子吸收,形成的吸收光谱,暗线 所对应的就是太阳大气层中存在着的元素,故C选项正确. 答案:C
连续的 C.由于原子都是由原子核和核外电子组成的,所以各种原子
的原子光谱是相同的 D.由于各种原子结构不同,所以各种原子的原子光谱也不相
同 答案:AD
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解析:原子光谱是线状谱,光谱是一系列不连续的亮线,每条亮 线对应一个频率,原子光谱是由若干频率的光组成的,故A 选项正确,B选项错误;各种原子都有自己的特征谱线,不同 原子的特征谱线不同,故C选项错误,D选项正确.
得n 4.
答案:4
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梯度练习 基础强化 1.对于线状谱,下列说法中正确的是( ) A.每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同 B.每种原子在不同物质中的线状谱不同 C.每种原子在任何条件下发光的线状谱相同 D.两种不同的原子发光的线状谱可能相同 答案:C
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A.a元素 C.c元素 答案:B
B.b元素 D.d元素
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9.关于太阳光谱,下列说法正确的是( ) A.太阳光谱是吸收光谱 B.太阳光谱中的暗线,是太阳光经过太阳大气层时某些特定
能力提升 6.对巴耳末公式下列说法正确的是( ) A.所有氢原子的光谱的波长都与巴耳末公式相对应 B.巴耳末公式只能确定氢原子发光的可见光部分的光的波长 C.巴耳末公式确定了氢原子发光的一个线系的波长,其中既
有可见光,又有紫外线 D.巴耳末公式确定了各种原子发光中的波长 答案:C
A.太阳表面大气层中缺少相应的元素 B.太阳内部缺少相应的元素 C.太阳表面大气层中存在着相应的元素 D.太阳内部存在着相应的元素 解析:太阳光谱是太阳光经过周围温度较低的大气层时,某些
频率的光被相应的元素的原子吸收,形成的吸收光谱,暗线 所对应的就是太阳大气层中存在着的元素,故C选项正确. 答案:C
连续的 C.由于原子都是由原子核和核外电子组成的,所以各种原子
的原子光谱是相同的 D.由于各种原子结构不同,所以各种原子的原子光谱也不相
同 答案:AD
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解析:原子光谱是线状谱,光谱是一系列不连续的亮线,每条亮 线对应一个频率,原子光谱是由若干频率的光组成的,故A 选项正确,B选项错误;各种原子都有自己的特征谱线,不同 原子的特征谱线不同,故C选项错误,D选项正确.
得n 4.
答案:4
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梯度练习 基础强化 1.对于线状谱,下列说法中正确的是( ) A.每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同 B.每种原子在不同物质中的线状谱不同 C.每种原子在任何条件下发光的线状谱相同 D.两种不同的原子发光的线状谱可能相同 答案:C
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第34第页3共4页39 页
A.a元素 C.c元素 答案:B
B.b元素 D.d元素
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9.关于太阳光谱,下列说法正确的是( ) A.太阳光谱是吸收光谱 B.太阳光谱中的暗线,是太阳光经过太阳大气层时某些特定
氢原子光谱课件
氢原子光谱课件引言氢原子光谱是量子力学和原子物理学领域的基础内容，对于理解原子结构、光谱现象以及化学键的形成具有重要意义。
本课件旨在介绍氢原子光谱的基本原理、实验观测和理论解释，帮助读者深入理解氢原子的能级结构和光谱特性。
一、氢原子的基本结构1.1电子轨道和量子数氢原子由一个质子和一个电子组成，电子围绕质子旋转。
根据量子力学的原理，电子在氢原子中只能存在于特定的轨道上，这些轨道被称为能级。
每个能级由主量子数n来描述，n的取值为正整数。
1.2能级和能级跃迁氢原子的能级可以用公式E_n=-13.6eV/n^2来表示，其中E_n 是第n能级的能量，单位为电子伏特（eV）。
当电子从一个能级跃迁到另一个能级时，会吸收或发射一定频率的光子，这个频率与能级之间的能量差有关。
二、氢原子光谱的实验观测2.1光谱仪和光谱图氢原子光谱可以通过光谱仪进行观测。
光谱仪将入射光分解成不同频率的光谱线，并将这些光谱线投射到感光材料上，形成光谱图。
通过观察光谱图，可以得知氢原子的能级结构和光谱特性。
2.2巴尔末公式实验观测到的氢原子光谱线可以通过巴尔末公式来描述，公式为1/λ=R_H(1/n1^21/n2^2)，其中λ是光谱线的波长，R_H是里德伯常数，n1和n2是两个能级的主量子数。
巴尔末公式可以准确地预测氢原子光谱线的位置。
三、氢原子光谱的理论解释3.1玻尔模型1913年，尼尔斯·玻尔提出了氢原子的量子理论模型，即玻尔模型。
该模型假设电子在氢原子中只能存在于特定的轨道上，每个轨道对应一个能级。
当电子从一个能级跃迁到另一个能级时，会吸收或发射一定频率的光子。
3.2量子力学解释1925年，海森堡、薛定谔和狄拉克等人发展了量子力学理论，为氢原子光谱提供了更为精确的解释。
量子力学认为，电子在氢原子中的状态可以用波函数来描述，波函数的平方表示电子在空间中的概率分布。
通过解薛定谔方程，可以得到氢原子的能级和波函数。
四、结论氢原子光谱是量子力学和原子物理学的基础内容，对于理解原子结构、光谱现象以及化学键的形成具有重要意义。
氢原子光谱
e2
rn
0h
2 2
π me
n r1n (n 1,2,3,)
2 2
n 1 , 玻尔半径 r1
0h
2 2
π me
5.2910 m
11
氢原子能级公式 第 n 轨道电子总能量
1 e2 2 En mvn 2 4π 0 rn
me 1 E1 En 2 2 2 2 8 0 h n n
答案C
2.具有下列哪一能量的光子，能被处在n = 2的能 级的氢原子吸收？ (A) 1.51 eV． (B) 1.89 eV．
(C) 2.16 eV．
(D) 2.40 eV．
答案B
例题1. 实验发现基态氢原子可吸收能量为 12.75 eV的 光子． (1) 试问氢原子吸收该光子后将被激发到哪个能级？ (2) 受激发的氢原子向低能级跃迁时，可能发出哪几 条谱线？请画出能级图(定性)，并将这些跃迁画在能 级图上． （3）巴耳末线系有几条？ 莱曼系有几条？
e +
玻尔（1885－1962）丹麦人，是原子 物理学的奠基人。他在研究量子运动 时，提出了一整套新观点，建立了原 子的量子论，首次打开了人类认识原 子结构的大门，为近代物理研究开辟 了道路。近代物理学大厦的基础－量 子力学，是以玻尔为领袖的一代杰出 物理学家集体才华的结晶。1922年诺 贝尔物理学奖获得者。
例题2. 求巴耳末系光谱的最大和最小波长
解：
玻尔频率条件 h Ei E f
ch Ei E2
最大波长 最小波长
ch 658 nm E3 E2
ch 366 nm E E 2
例题3
欲使氢原子能发射巴耳末系中波长为
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
氢原子光谱谱系
氢原子光谱谱系
氢原子光谱谱系是指由氢原子中的电子在不同能级之间跃
迁所产生的一系列光谱线。
氢原子光谱谱系可以分为巴尔
末系、帕朗克系、布鲁斯特系和波尔系。
1. 巴尔末系：巴尔末系是氢原子中电子跃迁到基态(n=1)所产生的谱线系列。
巴尔末系包括Lyman系、Lyman-α线、Lyman-β线等。
2. 帕朗克系：帕朗克系是氢原子中电子跃迁到第一激发态(n=2)所产生的谱线系列。
帕朗克系包括Balmer系、Hα线、Hβ线等。
3. 布鲁斯特系：布鲁斯特系是氢原子中电子跃迁到第二激
发态(n=3)所产生的谱线系列。
4. 波尔系：波尔系是氢原子中电子跃迁到更高能级的谱线系列。
这些谱线系列可以通过测量氢原子发射或吸收的光谱来确定电子的能级结构和能级间的能量差。
氢原子光谱谱系的研究对于理解原子结构和量子力学具有重要意义，并且在天体物理学中也有广泛应用。
183氢原子光谱
位于红外区。
发射与吸收光谱
发射光谱
当氢原子从高能级跃迁到低能级时， 会发射出特定波长的光子，形成发射 光谱。这些谱线对应于不同能级间的 跃迁。
吸收光谱
当连续光谱的光通过氢原子气体时， 某些特定波长的光会被吸收，从而在 连续光谱上形成暗线。这些暗线对应 于氢原子的吸收光谱。
02
氢原子光谱实验方法
氢原子放电实验
氢原子的基态（最低能级）是 n=1，激发态则是n>1的能级 。
光谱线系与命名
氢原子光谱线系主要包括巴尔末 系、莱曼系、帕邢系、布拉开系
和普丰特系等。
巴尔末系是最早被发现的氢原子 光谱线系，位于可见光区，由 Hα、Hβ、Hγ、Hδ等谱线组成 。
其他线系如莱曼系位于紫外区， 帕邢系、布拉开系和普丰特系则
应用领域的拓展
随着氢原子光谱研究的深入，未来有望在更多领域实现应用拓展，如利用氢原子光谱进 行精密测量、探索宇宙中的物质组成等。
THANKS
感谢观看
量子力学描述与薛定谔方程
波函数与概率密度
在量子力学中，氢原子的状态用波函数$psi(r,theta,phi)$ 描述，波函数的模平方$|psi|^2$表示电子在空间中出现 的概率密度。
薛定谔方程
氢原子的波函数满足薛定谔方程$hat{H}psi = Epsi$，其 中$hat{H}$是哈密顿算符，$E$是能量本征值。
荧光观测
将激光照射到荧光物质上 ，观测荧光光谱，分析氢 原子能级结构。
其他实验方法
原子束实验
利用原子束技术，将氢原子束射 入磁场或电场中，观测其偏转或 分裂现象，研究氢原子光谱和能
级结构。
光电子能谱实验
利用光电子能谱技术，研究氢原子 在光照条件下的电子能级跃迁和光 谱特性。
发射与吸收光谱
发射光谱
当氢原子从高能级跃迁到低能级时， 会发射出特定波长的光子，形成发射 光谱。这些谱线对应于不同能级间的 跃迁。
吸收光谱
当连续光谱的光通过氢原子气体时， 某些特定波长的光会被吸收，从而在 连续光谱上形成暗线。这些暗线对应 于氢原子的吸收光谱。
02
氢原子光谱实验方法
氢原子放电实验
氢原子的基态（最低能级）是 n=1，激发态则是n>1的能级 。
光谱线系与命名
氢原子光谱线系主要包括巴尔末 系、莱曼系、帕邢系、布拉开系
和普丰特系等。
巴尔末系是最早被发现的氢原子 光谱线系，位于可见光区，由 Hα、Hβ、Hγ、Hδ等谱线组成 。
其他线系如莱曼系位于紫外区， 帕邢系、布拉开系和普丰特系则
应用领域的拓展
随着氢原子光谱研究的深入，未来有望在更多领域实现应用拓展，如利用氢原子光谱进 行精密测量、探索宇宙中的物质组成等。
THANKS
感谢观看
量子力学描述与薛定谔方程
波函数与概率密度
在量子力学中，氢原子的状态用波函数$psi(r,theta,phi)$ 描述，波函数的模平方$|psi|^2$表示电子在空间中出现 的概率密度。
薛定谔方程
氢原子的波函数满足薛定谔方程$hat{H}psi = Epsi$，其 中$hat{H}$是哈密顿算符，$E$是能量本征值。
荧光观测
将激光照射到荧光物质上 ，观测荧光光谱，分析氢 原子能级结构。
其他实验方法
原子束实验
利用原子束技术，将氢原子束射 入磁场或电场中，观测其偏转或 分裂现象，研究氢原子光谱和能
级结构。
光电子能谱实验
利用光电子能谱技术，研究氢原子 在光照条件下的电子能级跃迁和光 谱特性。
第三节氢原子光谱
R(
1 22
1 n2
)
n=3，4，5，6……
其中R称为里德伯常量
R 1.097 10 m 对于氢原子
7
-1
注意表达的顺序,因为不同
的原子,该常数也不同.
氢原子光谱的实验规律
H
H H H
H
656.3n m 486.1n m 434.1nm 410.2nm 364.6nm
n=3
n=4
不同的m对应不同的谱系；当m一定时，每 T (n)
式中
T
(m)
R m2
，
T
(n)
R n2
称为光谱项
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 光谱的分析鉴别不同的原子，确定物体的化学组成并发现 新元素。
1 R( 42
1 n2
)
n=5，6，7，8……
普丰德系（红外区）1 R( 1 1 ) n=6，7，8，9……
52
n2
简称为莱巴帕布普. 请标出课本图3-3-4中帕邢系的4.5.6.7;强调n越小,波长越大
3、广义巴尔末公式
1
1 R( m2
1 n2 )
式中 m与n都是正整数，且 n > m.
莱区 用曼发一系现个（了简紫氢单原的外子公区的式）其表他示1线。系，R这(些11线2 系也n和12巴)耳n末=系2，一3样，可4，以5，…
氢原子光谱
根据玻尔的第二个假设,原子系统中 电子从较高能级Wn,跃迁到较低能级Wk时, 发出单色光,其频率为(图2)
两谱系.这些谱系,的确都在氢原子光谱中观 察到,而且有些还是在玻尔理论发表以后先从理 论上计算出来,然后才通过实验找到的.在k=1时 所表示的谱系在光谱的远紫外部分,称为赖曼系. k=3所表示的谱系在红外部分,称为帕邢系.k=4 和k=5所表示的谱系也都在红外范围,分别称为布 喇开系和普芳德系.在某一瞬时,一个氢原子只 能发射一个一定频率的光子,这一频率相应于一 条谱线,不同的受激氢原子才能发射不同的谱线. 实验中观察到的是大量不同受激状态的原子所发 射光的组合,所以能观察到大量的谱线.[1]
按照经典物理学,核外电子受到原子的库仑引力 的作用,不可能是静止的,它一定是以一定的速 度绕核转动.既然电子在运动,它的电磁场就在 变化,而变化的电磁场会激发电磁波.也就是说, 它将把自己绕核转动的能量以电磁波的形式辐射 出去.因此,电子绕核转动这个系统是不稳定的, 电子会失去能量,最后一头栽在原子核上.但是 事实不是这样,原子是个很稳定的系统. ②连续光谱与明线光谱的矛盾
根据经典电磁理论,电子辐射的电磁波的频率, 就是它绕核转动的频率.电子越转能量越小,它 离原子核就越来越近,转的也就越来越快.这个 变化是连续的,也就是说,我们应该看到原子辐 射的各种频率(波长)的光,即原子的光谱应该 总是连续的.而实际上我们看到的是分立的线状 谱. 这些矛盾说明,尽管经典物理学理论可以很 好地应用于宏观物体,但它不能用于解释原子世 界的现象,引入新观念是必要的.
(2)当原子从一个具有较大能量E2的定态 跃迁到另一个能量较低的定态E1时,它辐 射出具有一定频率的光子,光子的能量为 这一假设确定了原子发光的频率—— 它就是频率假设.
氢原子光谱
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：1.几种特定频率的光2.光谱是分立的亮线
H
H
H H
5
H
氢原子巴尔末线系n3 656 Nhomakorabea.34
364 .56nm
486 .3
氢原子光谱
（1）连续光谱
（2）明线光谱：
光谱管
高压电源
几种原子的线状谱
2.吸收光谱
氢气的吸收光 谱
氢气
钠的吸收光 谱
光谱中产生的一组暗线，每条 暗线的波长都跟那种气体原子 的线状光谱相对应。
钠蒸气
二、光谱分析
1、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组成成分。这种 方法叫做光谱分析。其优点是灵敏度高且迅速。 2、光谱分析是既可以用线状谱，也可以用吸收普。 3、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结 构。 例如：分 析太阳光 谱可以研 究太阳高 层大气层 所含元素
氢原子光谱中的不同谱线
1922~1923年，康普顿观察X射线通过物质散射时， 发现散射的波长发生变化的现象。
R
光阑
晶体
B1 B2
0
A
石墨体（散射物） X 射线管
探测器
实验结果：
（1）散射X射线的波长中有两个峰值： 0和 （2） 0 随散射角 的增大而增大， 且与散射物质无关。 （3）波长为的散射光的强度随散射物质原 子序数的增加而减小。
1 1 ( 2 2) 2 3 3 n 64 0 m
相应的波数 :
~
1 1 ( 2 2) 2 3 3 c 64 0 c m n
1
me 4
氢原子能级及能级跃迁所产生的光谱线，如下图 。
E n ( eV ) 0
氢原子光谱中的不同谱线
连续区 40.50
自由粒子速度较小时,
例1：电子经加速电势 差 U加速后, 当U 100V时
h h m0 2m0 Ek
0
电子的德布罗意波长为 1.22 A 例2：计算质量 m 0.01kg ，速率 300m / s 子弹的德布罗意波长。
2.2110 24 A
0
1937诺贝尔物理学奖
M（T） M (T ) d
0
当空腔处于某一温度时，由小孔辐射出来的 电磁辐射就可看作黑体辐射。
黑体单色辐出度按波长和温度的分布曲线：
BB ( T )
(μm)
0 1 2 3 4 5 6
（1）斯特藩—玻尔兹曼定律
黑体辐射的辐出度：
M B ( T ) T 4
5.67 108W m2 K 4 — 斯特藩常数
h
h 6.63 10
R
光阑
晶体
B1 B2
0
A
石墨体（散射物） X 射线管
探测器
实验结果：
（1）散射X射线的波长中有两个峰值： 0和 （2） 0 随散射角 的增大而增大， 且与散射物质无关。 （3）波长为的散射光的强度随散射物质原 子序数的增加而减小。
1 1 ( 2 2) 2 3 3 n 64 0 m
相应的波数 :
~
1 1 ( 2 2) 2 3 3 c 64 0 c m n
1
me 4
氢原子能级及能级跃迁所产生的光谱线，如下图 。
E n ( eV ) 0
氢原子光谱中的不同谱线
连续区 40.50
自由粒子速度较小时,
例1：电子经加速电势 差 U加速后, 当U 100V时
h h m0 2m0 Ek
0
电子的德布罗意波长为 1.22 A 例2：计算质量 m 0.01kg ，速率 300m / s 子弹的德布罗意波长。
2.2110 24 A
0
1937诺贝尔物理学奖
M（T） M (T ) d
0
当空腔处于某一温度时，由小孔辐射出来的 电磁辐射就可看作黑体辐射。
黑体单色辐出度按波长和温度的分布曲线：
BB ( T )
(μm)
0 1 2 3 4 5 6
（1）斯特藩—玻尔兹曼定律
黑体辐射的辐出度：
M B ( T ) T 4
5.67 108W m2 K 4 — 斯特藩常数
h
h 6.63 10
氢原子光谱 课件
3．特征谱线：各种原子的发射光谱都是 线状谱，且不同 原子的亮线位置不同 ，故这些亮线称为原子的 特征 谱线。
4．光谱光析：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 10－10g时就可以被检测到。
光谱分析的技术在科学研究中有广泛的应用， 一种元素在样品中的含量即使很少，也能观察到 它的光谱．因此光谱分析可以用来确定样品中包 含哪些元素，这种方法非常灵敏，利用光谱还能 确定遥远星球的物质成分．
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．
氢原子光谱
※ 了解光谱的定义与分类 理解氢原子光谱的实验规律，知道何为巴耳末
※ 系
※ 了解经典原子理论的困难
知识点 1 光谱
1.定义：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．分类 (1)线状谱：由一条条的亮线 组成的光谱。 (2)连续谱：由连在一起 的光带组成的光谱。
答案：BC
解析：太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续光谱经过太 阳大气层时产生的吸收光谱，正是太阳发出的光谱被太阳大 气层中存在的对应元素吸收所致，白炽灯发出的是连续光 谱，A项错误；月球本身不会发光，靠反射太阳光才能使我们 看到它，所以不能通过光谱分析鉴别月球的物质成分，D项错 误；光谱分析只能是线状谱和吸收光谱，连续光谱是不能用 来做光谱分析的，所以C项正确；煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气 或霓虹灯都是稀薄气体发出的光，产生的光谱都是线状谱，B 项正确。故选BC。
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
3.光谱氢原子光谱
注意：原子的不同能量状态跟电子在不同的轨道相对应
三、氢原子的量子化规律 3、跃迁：
⑴、基态：电子的轨道半径处于最小值：r1=0.53×10-10m 此时原子的能量处于最小值：E1=-13.6ev
⑵、激发态：电子的轨道半径处于较大的数值：rn n2r1
此时原子的能量处于较大的数值：En
1 n2
E1
⑶、电子的轨道可以从一个轨道跃迁到另一轨道
原子的能量可以从一个数值变成另外一个数值
三、氢原子的量子化规律
E/ev
4、跃迁规律：
⑴、氢原子的能级图
En
1 n2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
E1
①、原子吸收能量时将从
低能级向高能级跃迁
②、处于激发态的原子将从自发地从高能级向低能 级跃迁，同时以光子的形式释放能量
⑵、原子吸收或释放的能量不连续但确定。EEmEn
一、麦克斯韦电磁场理论 1、变化的磁场能够在周围空间产生电场
①、均匀变化的磁场产生稳定的电场 ②、周期性变化的磁场产生周期性变化的电场
2、变化的电场能够在周围空间产生磁场 ①、均匀变化的电场产生稳定的磁场 ②、周期性变化的电场产生周期性变化的磁场
二、电磁波 1、周期性变化的电场产生周期性变化的磁场
三、氢原子的量子化规律
1、轨道量子化：
电子的轨道半径只能是不连续但确定数值
氢原子电子轨道公式：rn n2r1
其中：r1= 0.53×10-10m
玻尔
2、能量量子化：
原子的能量只能是一些不连续但确定的数值
氢原子的能级公式： En
1 n2
E1
其中：E1=-13.6ev = -2.2×10-15J
氢原子光谱 课件-氢原子光谱图
一、发射光谱 物体发光直接产生的光谱
（1）连续光谱
连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光带叫做连续光谱。
例如：炽热的固体，液体和高压气体的发射光谱是连续光谱。
a 一束白光通过三棱镜折射后，可以分解成赤橙黄绿蓝靛紫等不同 波长的光谱，称之为连续光谱。 b 自然界中，雨后天空的彩虹是连续光谱。 c 炽热的固体，液体和高压气体的发射光谱是连续光谱。
2020/11/12
2020/11/12
各种光谱的特点及成因：
｛ 发
射
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
光 连续光谱 光形成的
谱
光谱的形式：连续分布，一切波长的光都有
光 谱
｛ 线状光谱 产生条件：稀薄气体发光形成的光谱
（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）
(B C)
2020/11/12
二、在实际生活中，我们可以通过光谱分析来签 别物质和分析物质的组成成分。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那种谱线来签别物质和分析 物质的组成部分的？
A 连续谱 B 线状谱 C 特征谱线 D 任意一种光谱
(B C)
2020/11/12
二、氢原子光谱的实验规律
许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的一条 重要途径。 氢原子是宇宙中最基本，最简单的原子。
什么是气体放电管？
玻璃管中的稀薄的气体分 子在强电场的作用下电离 成为自由移动的正负电荷 于是气体变导体，导电时 会发光。
2020/11/12
二、氢原子光谱的实验规律
2020/11/12
高二物理竞赛氢原子光谱中的谱线系课件
En
（3）计算值和实验观测值的比较 1）可见光波段的巴耳末谱线系列 （3）计算值和实验观测值的比较
Nn e
其中： 较高能级的粒子在光子激励下跃迁到
：频率满足
的外界
4）受激吸收的爱因斯坦关系
kT
k ：玻耳兹曼常数 这些定态能量的值叫做能级。
（1）热平衡态中两能级上原子数之比的公式 自下而上依次为第一激发态、第二激发态等。
两个过程都满足波耳频率条件。
2）玻尔频率条件对光谱线系公式的解释
。
将 c / 代入玻尔频率条件公式
可得：hc
En
Em
，或:
1
En Em hc
与 1 T (m) T (n) 式比较
讨论：得：T (m) Em / hc, T (n) En / hc
（1）T (m)和T (n) 分别与能级 Em 、En成正比。
1．氢原子光谱中的谱线系
，
1）可见光波段的巴耳末谱线系列
（1）经验公式：
1
RH
1 ( 22
1 )
n2
n 3,4,5,6,
其中：RH 109677.6cm（1 氢的里德伯常数）
（2）谱图 （3）计算值和实验观测值的比较 符合得很好
2其（）中1另）：外普m一遍, n些的：谱谱正线线整公序数式列，：n1mRH。(
（3）受激辐射发射的光子的频率、传播
（2）自发辐射是随机过程，带有偶然性，
2）各能级上粒子数的比较
（1）热平衡态中两能级上原子数之比的公式
N2
E2 E1
e kT
1
N1
（2）高能级上的原子数的原子数 N1 NhomakorabeaN
总小于低能级上
2
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25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！Leabharlann 21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
氢原子光谱中的不同谱线
11、用道德的示范来造就一个人，显然比用法律来约束他更有价值。—— 希腊
12、法律是无私的，对谁都一视同仁。在每件事上，她都不徇私情。—— 托马斯
13、公正的法律限制不了好的自由，因为好人不会去做法律不允许的事 情。——弗劳德
14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克
谢谢！Leabharlann 21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
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14、法律是为了保护无辜而制定的。——爱略特 15、像房子一样，法律和法律都是相互依存的。——伯克