氢原子光谱特征
氢原子光谱的特点
氢原子光谱的特点
氢原子光谱是指氢原子在特定条件下吸收和辐射能量后所产生的光谱现象。
它具有以下几个特点：
1. 线谱性
氢原子光谱是一种线谱，即氢原子在吸收和发射能量的过程中所产生的光谱线非常锐利而且分立。
线谱性是氢原子光谱的最基本特征，也是区分氢原子光谱和其他光谱的重要依据。
2. 离散性
氢原子光谱只出现在特定波长位置，这是因为氢原子只会吸收和辐射特定能级之间的能量，这些能级是由氢原子的电子所占据的。
这也就是说，氢原子光谱具有离散性，其光谱线的位置是确定的。
3. 频率公式
在氢原子光谱中，每一个谱线所对应的波长和频率都有一定的关系，并且能够通过一个数学公式（Rydberg公式）来描述。
这个公式有助于科学家研究氢原子光谱现象，进而推断出氢原子的电子能级结构和性质等。
4. 吸收和发射对称性
当氢原子从一个低能级到高能级时，它会吸收能量并发射一个光子。
而当它从高能级到低能级时，则会放出能量并吸收一个光子。
这种吸
收和发射能量之间的对称性是氢原子光谱中一个很显著的特点。
总之，氢原子光谱是一种非常独特的光谱现象，它的线谱性、离散性、频率公式和吸收和发射对称性等特点，为我们深入了解原子结构和性
质提供了极为重要的信息。
3-氢原子光谱
谱
光谱特点：连续分布，一切
波长的光都有
光 谱
产生条件：稀薄气体发光形成
线状谱
的光谱
原子光谱 光谱特点：一些不连续的明线
组成，不同元素的线状谱不同，
是原子的特征谱线。
吸 产生条件：炽热的白光通过温度较白光低
收
的气体后，再色散形成的光谱
光 谱
光谱特点：在连续谱的背景上出现一些 暗线（与元素的特征谱线相对应）
氢原子光谱
光 谱
一、光谱：
每一种元素都有它自己的光谱（特征谱线）。即每一 种元素的原子只发出几种特定频率的光，称为原子的 特征谱线，可用于光谱分析：鉴别物质和确定物质的 组成成分、发现新元素。精度可达10-10g
发 由发光体直接产生的光谱
射
产生条件：炽热的固体、液体、
光 连续谱 高压气体发光形成的光谱
氢气的发射光谱 氢气的吸收光谱
二、氢原子光谱 巴耳末公式：
1 11
R( 22 n2 )
n=3，4，5，… R=1.10×107m-1 --里德伯常量
波数：波长的倒数
~ν 1 λ
397.12nm 410.29nm 434.17nm 486.27nm
656.47nm
氢原子光谱的特征
)
1 r 2s in
2θ
2 2φ
]
8π2m
Ze2
h2
(E
)Ψ 0 r
(2)
（2）式即为薛定谔方程在球坐标下的形式。经过坐标变换，
三个变量不再同时出现在势能项中。
如果我们把坐标变换作为解薛定谔方程的第一步，那么变量 分离则是第二步。
解薛定谔方程（2）得到的波函数应是 （ r，， ）。
1-3 波函数和原子轨道
波函数 的几何图象可以用来表示微观粒子活动的区域。
1926 年，奥地利物理学家薛定谔（Schodinger ) 提出 一个方程，被命名为薛定谔方程。波函数 就是通过解 薛定谔方程得到的。
薛定谔方程
2 x 2
2 y2
2 z 2
82m h2
(E
我们采取坐标变换的方法来解决（或者说简化）这一问题。 将三维直角坐标系变换成球坐标系。
将直角坐标三变量 x，y，z 变换成球坐标三变量 r，， 。
P 为空间一点
r OP 的长度
（0 — ）
z
OP 与 z 轴的夹角 （ 0 — ）
OP 在 xoy 平面内的投影 OP′
P
与 x 轴的夹角 （ 0 — 2 ）
V)
0
(1)
这是一个二阶偏微分方程
式中 波函数 ， E 能量 ， V 势能 ， m 微粒的质量， 圆周率 ， h 普朗克常数
,
,
x
y
z
偏微分符号
2 , x 2
2 , y 2
2 z 2
二阶偏微分符号
解二阶偏微分方程将会得到一个什么结果呢 ？
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
氢原子光谱
氢原子的发现和光谱特性
氢原子是最简单的原子之一，在光谱学中具有重要的地位。
氢原子光谱是研究
原子结构和光谱学的基础。
它对研究光谱的性质和发展原子理论有着重要的意义。
氢原子光谱的基本原理
氢原子光谱是指氢原子在特定条件下发射或吸收的光线的谱线。
氢原子光谱是
由氢原子的特有能级结构和跃迁引起的。
氢原子的光谱具有一定的规律性，可以通过一系列的数学模型进行描述和解释。
氢原子光谱的光谱线
氢原子光谱的典型谱线分为巴尔末系列、帕邢系列和莱曼系列。
这些系列分别
对应不同的跃迁过程，反映了氢原子的不同能级结构和性质。
巴尔末系列
巴尔末系列是氢原子光谱中最常见的系列之一，对应着n元素的n=2的跃迁。
巴尔末系列谱线主要在紫外和可见光区域，具有重要的实验和理论价值。
帕邢系列
帕邢系列对应着n元素的n=3的跃迁。
帕邢系列谱线分布在可见光区域，是
研究氢原子光谱的重要线系之一。
莱曼系列
莱曼系列对应着n元素的n=1的跃迁。
莱曼系列包含了氢原子最基本的谱线，是氢原子光谱中的重要部分。
氢原子光谱的应用
氢原子光谱不仅在基础科学研究中具有重要意义，还在实际应用中发挥着重要
作用。
氢原子光谱在天文学、材料科学、化学等领域有着广泛的应用。
结语
氢原子光谱是原子光谱学中的重要内容，研究氢原子光谱有助于深入理解原子
结构和光谱现象。
通过对氢原子光谱的研究，人们可以更好地认识原子的结构和性质，推动光谱学领域的进步与发展。
氢原子发射光谱和吸收光谱
氢原子发射光谱和吸收光谱
氢原子发射光谱和吸收光谱是研究氢原子能级和电子跃迁的重要实验现象。
1. 氢原子发射光谱（Emission Spectrum）：当氢原子受到能量激发后，其电子从高能级跃迁到低能级时，会释放出能量，产生特定波长的光线。
这些发射线的组合形成了氢原子的发射光谱。
氢原子的发射光谱是一系列离散的亮线，其中最明显的是巴尔末系列（Balmer Series），包括红线、蓝线和紫线等。
2. 氢原子吸收光谱（Absorption Spectrum）：当氢原子处于低能级状态时，它可以吸收特定波长的光线，使得电子跃迁到高能级。
这些被吸收的光线在光谱上会出现黑线，形成了氢原子的吸收光谱。
氢原子的吸收光谱与发射光谱相对应，是一系列离散的黑线，其中最明显的是巴尔末系列。
这些光谱现象对于了解氢原子的能级结构和电子跃迁具有重要意义。
它们为原子和分子光谱学的发展提供了基础，并对量子力学的研究起到了重要推动作用。
同时，氢原子发射光谱和吸收光谱也被广泛应用于天文学、化学和物理学等领域的研究和实践中。
1/ 1。
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，…
氢原子光谱与能级结构
第4节氢原子光谱与能级结构[先填空]1．氢原子光谱的特点(1)从红外区到紫外区呈现多条具有确定波长的谱线；Hα～Hδ的这n个波长数值成了氢原子的“印记”，不论是何种化合物的光谱，只要它里面含有这些波长的光谱线，就能断定这种化合物里一定含有氢．(2)从长波到短波，Hα～Hδ等谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性．2．巴尔末公式1λ＝R(122－1n2)(n＝3,4,5，…)，其中R叫做里德伯常量，数值为R＝1.096 77581×107 m－1.[再判断]1．氢原子光谱是不连续的，是由若干频率的光组成的．(√)2．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．(×)3．由于不同元素的原子结构不同，所以不同元素的原子光谱也不相同．(√) [后思考]氢原子光谱有什么特征，不同区域的特征光谱满足的规律是否相同？【提示】氢原子光谱是分立的线状谱．它在可见光区的谱线满足巴耳末公式，在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式．[核心点击]的有________条．【解析】在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n＝2能级发光的谱线属于巴尔末线系．因此只有由n＝3能级跃迁至n＝2能级的1条谱线属巴尔末线系．【答案】 12．根据巴耳末公式，指出氢原子光谱巴耳末线系的最长波长和最短波长所对应的n，并计算其波长．【解析】对应的n越小，波长越长，故当n＝3时，氢原子发光所对应的波长最长．当n＝3时，1λ1＝1.10×107×⎝⎛⎭⎪⎫122－132m－1解得λ1＝6.55×10－7 m.当n＝∞时，波长最短，1λ＝R⎝⎛⎭⎪⎫122－1n2＝R×14，λ＝4R＝41.1×107m＝3.64×10－7 m.【答案】当n＝3时，波长最长为6.55×10－7 m当n ＝∞时，波长最短为3.64×10－7 m巴尔末公式的应用方法及注意问题(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)公式中n 只能取整数，不能连续取值，因此波长也是分立的值．(3)公式是在对可见光区的四条谱线分析时总结出的，在紫外区的谱线也适用．(4)应用时熟记公式，当n 取不同值时求出一一对应的波长λ.玻 尔 理 论 对 氢 光 谱 的 解 释[先填空]1．理论推导按照玻尔原子理论，氢原子的电子从能量较高的能级跃迁到n ＝2的能级上时，辐射出的光子能量应为hν＝E n －E 2，根据氢原子的能级公式E n ＝E 1n 2可得E 2＝E 122，由此可得hν＝－E 1⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2，由于c ＝λν，所以上式可写成1λ＝－E 1hc ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2，把这个式子与巴尔末公式比较，可以看出它们的形式是完全一样的，并且R ＝－E 1hc ，计算出－E 1hc的值为1.097×107 m －1与里德伯常量的实验值符合得很好．这就是说，根据玻尔理论，不但可以推导出表示氢原子光谱规律性的公式，而且还可以从理论上来计算里德伯常量的值．由此可知，氢原子光谱的巴尔末系是电子从n ＝3,4,5,6，…能级跃迁到n ＝2的能级时辐射出来的．其中H α～H δ在可见光区．2．玻尔理论的成功与局限性1．玻尔理论是完整的量子化理论．(×)2．玻尔理论成功的解释了氢原子光谱的实验规律．(√)3．玻尔理论不但能解释氢原子光谱，也能解释复杂原子的光谱．(×)[后思考]玻尔理论的成功和局限是什么？【提示】成功之处在于引入了量子化的观念，局限之处在于保留了经典粒子的观念，把电子的运动看做是经典力作用下的轨道运动．[核心点击]1．成功方面(1)运用经典理论和量子化观念确定了氢原子的各个定态的能量并由此画出能级图．(2)处于激发态的氢原子向低能级跃迁辐射出光子，辐射光子的能量与实际符合的很好，由于能级是分立的，辐射光子的波长也是不连续的．(3)不仅成功地解释了氢光谱的巴尔末系，计算出了里德伯常数，而且，玻尔理论还预言了当时尚未发现的氢原子的其他光谱线系，这些线系后来相继被发现，也都跟玻尔理论的预言相符．2．局限性及原因(1)局限性：成功地解释了氢原子光谱的实验规律，但不能解释稍复杂原子的光谱现象．(2)原因：保留了经典粒子的观念，把电子的运动仍然看作经典力学描述下的轨道运动．3．(多选)关于经典电磁理论与氢原子光谱之间的关系，下列说法正确的是() 【导学号：64772032】A．经典电磁理论不能解释原子的稳定性B．根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上C．根据经典电磁理论，原子光谱应该是连续的D．氢原子光谱彻底否定了经典电磁理论【解析】 根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量最后被吸附到原子核上，原子不应该是稳定的，并且发射的光谱应该是连续的．氢原子光谱并没有完全否定经典电磁理论，是引入了新的观念．【答案】 ABC4．氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的波长为λ1，波长次之为λ2，则λ1λ2＝________. 【解析】 由1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2得：当n ＝3时，波长最长，1λ1＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－132，当n ＝4时，波长次之，1λ2＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－142，解得：λ1λ2＝2720. 【答案】 27205．已知氢原子光谱中巴尔末线系第一条谱线H α的波长为6 565 A 0，求： 【导学号：64772033】(1)试推算里德伯常量的值；(2)利用巴尔末公式求其中第四条谱线的波长和对应光子的能量．(1 A 0＝10－10 m)【解析】 (1)巴尔末系中第一条谱线为n ＝3时，即1λ1＝R (122－132) R ＝365λ1＝365×6 565×10－10m －1＝1.097×107 m －1. (2)巴尔末系中第四条谱线对应n ＝6，则1λ4＝R (122－162) λ4＝368×1.097×107 m ＝4.102×10－7 m E ＝hν＝h ·c λ4＝6.63×10－34×3×1084.102×10－7J＝4.85×1019 J.【答案】(1)1.097×107 m－1(2)4.102×10－7 m 4.85×1019 J氢原子光谱线是最早发现、研究的光谱线1．氢光谱是线状的、不连续的，波长只能是分立的值．2．谱线之间有一定的关系，可用一个统一的公式表达：1λ＝R(1m2－1n2)式中m＝2对应巴尔末公式：1λ＝R(122－1n2)，(n＝3,4,5，…)．其谱线称为巴尔末线系，是氢原子核外电子由高能级跃迁至n＝2的能级时产生的光谱，其中Hα～Hδ在可见光区．由于光的频率不同，其颜色不同．m＝1对应赖曼系即赖曼系(在紫外区)1λ＝R(112－1n2)，(n＝2,3,4，…)m＝3对应帕邢系即帕邢系(在红外区)1λ＝R(132－1n2)，(n＝4,5,6，…)学业分层测评(七)(建议用时：45分钟)[学业达标]1．关于原子光谱，下列说法中正确的是() A．每种原子处在不同温度下发光的光谱不同B．每种原子处在不同的物质中的光谱不同C．每种原子在任何条件下发光的光谱都相同D．两种不同的原子发光的光谱可能相同【解析】每种原子都有自己的结构，只能发出由内部结构决定的自己的特征谱线，不会因温度、物质不同而改变，C正确．【答案】 C2．(多选)有关氢原子光谱的说法正确的是() 【导学号：64772097】A．氢原子的发射光谱是连续谱B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关【解析】原子的发射光谱是原子跃迁时形成的，由于原子的能级是分立的，所以氢原子的发射光谱是线状谱，原子发出的光子的能量正好等于原子跃迁时的能级差，故氢原子只能发出特定频率的光，综上所述，选项D、A错，B、C对．【答案】BC3．对于巴尔末公式下列说法正确的是() 【导学号：64772098】A．所有氢原子光谱的波长都与巴尔末公式相对应B．巴尔末公式只确定了氢原子光谱的可见光部分的光的波长C．巴尔末公式确定了氢原子光谱的一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光D．巴尔末公式确定了各种原子光谱中的光的波长【解析】巴尔末公式只确定了氢原子光谱中一个线系波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子的发光，A、D错误；巴尔末公式是由当时巳知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴尔末线系，该线系包括可见光和紫外光，B错误，C正确．【答案】 C4．利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析下列说法正确的是()A．利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分B．利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分C．高温物体发出的光通过某物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分D．同一种物质的线状谱与吸收光谱上的暗线，由于光谱的不同，它们没有关系【解析】由于高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，故A错误；某种物质发射的线状谱中的明线与某种原子发出的某频率的光有关，通过这些亮线与原子的特征谱对照，即可确定物质的组成成分，B正确；高温物体发出的光通过物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线与通过的物质有关，C错误；某种物质发出某种频率的光，当光通过这种物质时它也会吸收这种频率的光，因此线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，D错误．正确选项是B.【答案】 B5．(多选)关于巴耳末公式1λ＝R⎝⎛⎭⎪⎫122－1n2的理解，正确的是()A．此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的B．公式中n可取任意值，故氢原子光谱是连续谱C．公式中n只能取大于或等于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱D．巴耳末公式只确定了氢原子发光中的一个线系的波长，不能描述氢原子发出的其他线系的波长【解析】此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的14条谱线中得到的，只适用于氢原子光谱的巴耳末线系分析，且n只能取大于或等于3的整数，因此λ不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱，A、C、D正确．【答案】ACD6．(多选)以下论断中正确的是()A．按经典电磁理论，核外电子受原子核库仑引力，不能静止只能绕核运转，电子绕核加速运转，不断地向外辐射电磁波B ．按经典理论，绕核运转的电子不断向外辐射能量，电子将逐渐接近原子核，最后落入原子核内C ．按照卢瑟福的核式结构理论，原子核外电子绕核旋转，原子是不稳定的，说明该理论不正确D ．经典电磁理论可以很好地应用于宏观物体，但不能用于解释原子世界的现象【解析】 卢瑟福的核式结构没有问题，主要问题出在经典电磁理论不能用来解释原子世界的现象；按照玻尔理论，原子核外的电子在各不连续的轨道上做匀速圆周运动时并不向外辐射电磁波，故A 、B 、D 正确，C 错误．【答案】 ABD7．氢原子第n 能级的能量为E n ＝E 1n 2，其中E 1是基态能量．当氢原子由第4能级跃迁到第2能级时，发出光子的频率为ν1；若氢原子由第2能级跃迁到基态，发出光子的频率为ν2，则ν1ν2＝________. 【解析】 根据氢原子的能级公式，hν1＝E 4－E 2＝E 142－E 122＝－316E 1hν2＝E 2－E 1＝E 122－E 112＝－34E 1所以ν1ν2＝31634＝14. 【答案】 148．有一群处于n ＝4能级上的氢原子，已知里德伯常量R ＝1.097×107 m －1，则：(1)这群氢原子发光的光谱有几条？几条是可见光？(2)根据巴尔末公式计算出可见光中的最大波长是多少？【解析】 (1)这群氢原子的能级图如图所示，由图可以判断出，这群氢原子可能发生的跃迁共有6种，所能发出的光谱共有6条，其中有2条是可见光．(2)根据巴尔末公式1λ＝R⎝⎛⎭⎪⎫122－1n2得，当n＝3时，波长最大，代入数据得λ＝6.563×10－7 m.【答案】(1)62(2)6.563×10－7 m[能力提升]9.如图2-4-1甲所示是a，b，c，d四种元素的线状谱，图乙是某矿物质的线状谱，通过光潽分析可以了解该矿物质中缺乏的是()图2-4-1①a元素②b元素③c元素④d元素A．①②B．③④C．①③D．②④【解析】对比图(甲)和图(乙)可知，图(乙)中没有b，d对应的特征谱线，所以在矿物质中缺乏b，d两种元素．【答案】 D10．氢原子从第4能级跃迁到第2能级发出蓝光，那么当氢原子从第5能级跃迁到第2能级应发出() 【导学号：64772099】A．X射线B．红光C．黄光D．紫光【解析】氢原子从第5能级跃迁到第2能级发出的光在可见光范围内，且比蓝光的频率更大．在为E5－E2＝hν2>E4－E2＝hν1.由此可知，只能是紫光，故D正确．【答案】 D11．在可见光范围内，氢原子光谱中波长最长的2条谱线所对应的基数为n. 【导学号：64772034】(1)它们的波长各是多少？(2)其中波长最长的光对应的光子能量是多少？【解析】 (1)谱线对应的n 越小，波长越长，故当n ＝3时，氢原子发光所对应的波长最长．当n ＝3时，1λ1＝1.10×107×(122－132) m －1 解得λ1＝6.5×10－7 m.当n ＝4时，1λ2＝1.10×107×(122－142) m －1 解得λ2＝4.8×10－7 m.(2)n ＝3时，对应着氢原子巴尔末系中波长最长的光，设其波长为λ，因此E ＝hν＝h c λ＝6.63×10－34×3×1086.5×10－7J ＝3.06×10－19 J. 【答案】 (1)6.5×10－7 m 4.8×10－7 m(2)3.06×10－19 J12．氢原子光谱除了巴尔末系外，还有赖曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫132－1n 2(n ＝4,5,6，…)，R ＝1.10×107 m －1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，求：(1)n ＝6时，对应的波长；(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多少？n ＝6时，传播频率为多大？【解析】 (1)由帕邢系公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫132－1n 2， 当n ＝6时，得λ＝1.09×10－6 m.(2)帕邢系形成的谱线在红外区域，而红外线属于电磁波，在真空中以光速传播，故波速为光速c ＝3×108 m/s ，由v ＝λT ＝λν，得ν＝v λ＝c λ＝3×1081.09×10－6 Hz ＝2.75×1014 Hz.【答案】(1)1.09×10－6 m (2)3×108 m/s 2.75×1014 Hz。
高中物理选三 第4节 氢原子光谱和玻尔的原子模型
由巴耳末公式1λ＝R∞212－n12知，当 n＝3 和 4 时对应波长较长。 λ11＝1.10×107×212－n112m－1，取 n1＝3，则 λ1＝654.5 nm(λ1 在可见光范围内)；
λ12＝1.10×107×212－n122m－1，取 n2＝4，则 λ2＝484.8 nm(λ2 在可见光范围内)。 特点：氢原子光谱是分立的线状谱，它在可见光区的谱线满足巴耳末公式， 在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。
[答案] n＝3 和 n＝4 654.5 nm 484.8 nm 光谱特点见解析
1．光谱的分类
光谱和光谱分析 [学透用活]
2．太阳光谱 (1)太阳光谱的特点：在连续光谱的背景上出现一些不连续的暗线，是一 种吸收光谱。 (2)对太阳光谱的解释：阳光中含有各种颜色的光，但当阳光透过太阳的 高层大气射向地球时，太阳高层大气含有的元素会吸收它自己特征谱线的光， 然后再向四面八方发射出去，所以到达地球的这些谱线看起来就弱了，这就 形成了明亮背景下的暗线。
C．它完全抛弃了经典的电磁理论
D．它引入了普朗克的量子理论
解析：玻尔的原子模型在核式结构学说的前提下提出轨道量子化、能量量
子化及能级跃迁，故选项 A 错误，B 正确；它的成功在于引入了量子化理
论，缺点是过多地引入经典力学，故选项 C 错误，D 正确。 答案：BD
三、玻尔理论对氢光谱的解释及其局限性 1．填一填 (1)氢原子能级图
()
A．氢原子要吸收一系列频率的光子
B．氢原子要辐射一系列频率的光子
《氢原子光谱和玻尔的原子模型》 知识清单
《氢原子光谱和玻尔的原子模型》知识清单一、氢原子光谱氢原子光谱是研究原子结构的重要途径之一。
它指的是氢原子在不同能级之间跃迁时所发射或吸收的光的频率和波长所形成的光谱。
氢原子光谱的特点十分显著。
首先，它是线状光谱，不是连续的。
这意味着氢原子只能发出特定频率的光，而不是在所有频率上都有发射。
氢原子光谱中的谱线可以分为几个系列，其中较为重要的有莱曼系、巴尔末系、帕邢系等。
莱曼系位于紫外光区域，巴尔末系在可见光区域，而帕邢系则在红外光区域。
这些谱线的位置和频率不是随机的，而是遵循一定的规律。
通过对氢原子光谱的研究，科学家们发现了这些规律，并试图寻找背后的理论解释。
二、玻尔的原子模型在解释氢原子光谱的众多理论中，玻尔的原子模型具有重要的地位。
玻尔提出，原子中的电子并不是在任意轨道上运动，而是只能在一些特定的、分立的轨道上运动。
这些轨道被称为定态轨道。
在定态轨道上，电子不会辐射能量。
当电子从一个能量较高的定态轨道跃迁到一个能量较低的定态轨道时，就会以光子的形式放出能量，其能量等于两个轨道的能量差。
反之，当电子吸收一定能量的光子时，会从能量较低的定态轨道跃迁到能量较高的定态轨道。
玻尔还引入了三个重要的假设。
第一，电子绕核运动的轨道半径是量子化的，即只能取某些特定的值。
第二，电子在不同轨道上运动时具有不同的能量，这些能量也是量子化的。
第三，电子在定态轨道上运动时，其角动量是量子化的。
玻尔原子模型成功地解释了氢原子光谱的规律。
例如，它能够解释为什么氢原子光谱是线状的，以及不同谱线系列出现的位置和频率。
然而，玻尔的原子模型也存在一定的局限性。
它虽然能够很好地解释氢原子的光谱现象，但对于多电子原子的光谱以及其他一些更复杂的原子现象，其解释能力就显得不足。
三、氢原子光谱与玻尔原子模型的关系氢原子光谱的实验观测结果为玻尔原子模型的建立提供了重要的依据。
正是由于氢原子光谱呈现出的规律性和特殊性，促使玻尔思考并提出了他的原子模型。
氢原子光谱特征
氢原子光谱特征
氢原子光谱已经成为物理和化学领域中重要的研究工具之一，在一定条件下，氢原子可以发射出一张张独特的光谱线，从而可以探索物质的组成、状态和结构等特性。
氢原子光谱是指由氢原子放出的光谱线，有其固定的特征，以下列举一些常见的氢原子光谱特征。
1、离子态氢原子发射的光谱：
这类光谱特性是指离子态氢原子放出的光谱，其中最常见的是原子氢发射的激发态H+离子（离子激发态）。
离子态氢原子发射的光谱主要有B系列和C系列，B系列是指激发态H+离子发出的紫外线和可见光谱，C系列是指激发态H+离子发出的红外线和近红外线光谱，它们的波长从325nm到2μm不等。
2、分子态氢原子发射的光谱：
这类光谱是指氢分子H2放出的光谱，其中最常见的是激发态H2离子（分子激发态）。
氢分子放出的光谱主要有可见光谱和红外线光谱，可见光谱的波长从600nm到900nm，红外线光谱的波长从1μm 到4μm 。
3、半实态氢原子发射的光谱：
这类光谱是指氢原子以半实态的形式放出的光谱，其中最常见的是氢原子射线（氢原子半实态）。
氢原子射线的光谱主要有可见光谱和紫外线光谱，可见光谱的波长从400nm到800nm，紫外线光谱的波长从100nm到200nm。
4、氢化合物发射的光谱：
这类光谱是指氢化合物发射的光谱，其中最常见的是氢气发射的氢化物发射光谱（氢气发射光谱）。
氢气发射光谱主要有可见光谱、紫外线光谱和近红外线光谱，可见光谱的波长从400nm到800nm，紫外线光谱的波长从100nm到200nm，近红外线光谱的波长从1μm到4μm。
氢的特征光谱
氢的特征光谱氢，作为宇宙中最丰富的原子，广泛存在于星体及宇宙物质中，是一种重要的天然成分。
氢在太阳和其他恒星形成过程中起着重要作用，是化学连接太阳系中化学元素的基本单位。
随着现代科学技术在宇宙物质研究领域的进步，氢光谱的探测、解析和应用也受到了重视，因而氢的特征光谱也受到了越来越多的研究。
氢的特征光谱是指氢原子由于其特殊的原子构造而衍生出来的特征的光谱。
当一个具有足够的光能和所需的波长范围的光源照射到氢原子上时，氢原子的特征光谱会在光谱范围内出现几条突出的线。
这些光谱线的分析可以帮助我们研究太阳系物质的结构和性质。
另外，特征光谱的分析也有助于我们研究宇宙物质的演化过程。
氢原子的特征光谱主要通过Lyman, Balmer, Paschen和Brackett等光谱系列来表征。
Lyman系列主要是源自氢原子一重态到二重态的衰变，由无穷远处的紫外线都可以观测到，频率由121.6nm 到911nm之间，由近紫外到近红外范围；Balmer系列的特征光谱源自氢原子的二重态到三重态的衰变，波长从364nm到686nm之间，主要由可见光到近紫外线范围；Paschen系列的特征光谱源自氢原子三重态到四重态的衰变，波长从820nm到1471nm之间，主要出现在中红外线和近红外线范围；Brackett系列的特征光谱源自氢原子四重态到五重态的衰变，波长从1310nm到2110nm之间，主要在近红外线范围出现。
这些特征光谱线可以帮助我们着手对宇宙物质的结构进行研究，更重要的是，它能够提供星体的性质和演化的信息。
氢的特征光谱也可以用来研究不同温度和压力下氢原子的受激状态。
举例来说，当氢原子在强烈电离环境下处于激发态时，它会发射出不同波长的辐射来。
这些辐射可以用于分析宇宙物质的化学组成和分子构造。
此外，氢的特征光谱也可以用来分析太阳系星体的运动状态，通过观察星体的特征光谱线可以得到其速度分布情况，从而推测星体的性质。
《氢原子光谱和玻尔的原子模型》 知识清单
《氢原子光谱和玻尔的原子模型》知识清单一、氢原子光谱1、什么是氢原子光谱氢原子光谱是氢原子发出的光经过分光镜后形成的一系列明暗相间的条纹。
这些条纹反映了氢原子内部能量的不连续性。
2、氢原子光谱的特点（1）不连续：光谱线并非连续分布，而是呈现出离散的线状。
（2）有规律：不同的谱线具有特定的波长和频率，遵循一定的规律。
3、氢原子光谱的种类（1）巴尔末系：在可见光区域，波长符合巴尔末公式。
（2）莱曼系：在紫外光区域。
（3）帕邢系：在红外光区域。
4、氢原子光谱的意义氢原子光谱为研究原子内部结构和能量状态提供了重要的线索。
通过对光谱线的分析，可以了解氢原子中电子的运动状态和能量变化。
二、玻尔的原子模型1、背景在经典物理学无法解释原子稳定性和氢原子光谱等问题的情况下，玻尔提出了新的原子模型。
2、基本假设（1）定态假设：原子中的电子只能在一些特定的、分立的轨道上运动，处于这些轨道时，电子不辐射能量，处于稳定状态。
（2）跃迁假设：电子在不同轨道之间跃迁时，会吸收或发射光子，光子的能量等于两个轨道的能量差。
（3）轨道量子化假设：电子绕核运动的轨道半径不是任意的，而是量子化的。
3、对氢原子的解释（1）解释了氢原子光谱的不连续性：电子在不同的定态轨道之间跃迁，产生不同频率的光子，形成了氢原子光谱的线状谱。
（2）计算出了氢原子的能级：通过假设和理论推导，得出了氢原子各个定态的能量。
4、玻尔原子模型的局限性（1）不能解释复杂原子的光谱。
（2）对于电子在原子核外的运动，仍然采用了经典力学的轨道概念，存在一定的不足。
三、氢原子光谱与玻尔原子模型的关系1、氢原子光谱是玻尔原子模型提出的重要依据通过对氢原子光谱的观察和分析，发现其呈现出的规律性和不连续性，促使玻尔思考原子内部电子的运动状态和能量分布。
2、玻尔原子模型成功解释了氢原子光谱玻尔的理论假设能够很好地吻合氢原子光谱的实验结果，为理解氢原子的结构和光谱现象提供了理论基础。
第二章氢原子的光谱与能级
n
2
♣结果:
RH的理论值:
RH的实验值:
RH=109737.31Cm-1
RH=109677.58cm-1
(★★★)符合得出人意料的好—— 理论工作的伟大胜利.
n=7 n=6 n=5 n=4 n=3 Brackett Paschen 激发态 n=2 Balmer
n=1
轨道模型
Lyman
原子能级图
基态
(★★)
k '
4
13.6
ev
2
k ' me 2
2 (4 0 ) h
2
13.6ev
♣由于轨道是分立的,则原子的能量也 是分立的,即量子化的.这些量子化的能 量被称为能级.
v
(c) 用波尔理论解释氢原子光谱
♣已知经验公式为:
1 1 1 v RH T ( m ) T ( n ) 2 2 m n
名称 Hα Hβ Hγ Hδ
波长（Å） 6562.10 4860.74 4340.10 4101.20 颜色 红 深绿 青 紫
2、氢的Balmer线系
♣Balmer发现，对于已知的14条氢的光谱线， 可以用一个简单的公式表示其波长分布 （1885年）
n2 B 2 n 4
n 3,4,5, Balmer公式
(b) 氘的发现: ♣在氢光谱中发现了与其极其相似的另一套光谱 线,其中: 6562.79 A , 1.79 A H 包含两条很接近的谱线
6561.00 A
♣解释:若假定存在同位素 M H / M D 1/ 2; Z H / Z D 1
~ H RD 1 m / M H 1 1 / 1836 D ~ 1.000273 D H RH 1 m / M D 1 1 /( 2 1836) (理论值)
知识点1.2氢原子光谱
第一章原子结构
第一节原子结构的Bohr理论
1.1.2 氢原子光谱
连续光谱与线状光谱电磁波连续光谱
◆连续光谱：一束白光通过
三棱镜折射后，可以分解为
赤橙黄绿青蓝紫等不同波长
的光谱，这些光谱是连续的。
◆线状光谱：以火焰、电弧、电火花或其
他方法灼烧化合物时，化合物能发出不同
波长或频率的光线，这些光线通过三棱镜
折射，由于折射率的不同，在屏幕上得到
一系列不连续的谱线，称为线状光谱。
氢原子光谱
在抽成真空的放电管中充入少量氢气，通过高压放电，氢气可以产生玫瑰红色的可见光、紫外光和红外光，利用三棱镜可将这些光线分成一系列按波长大小排列的线状光谱。
氢原子光谱的特征：
★不连续光谱，即线状光谱。
★其频率具有一定的规律。
Balmer经验公式：
v=3.289×1015(1
22
−
1
n22
)s−1
n2=3,4,5,6.....
15
12212113.28910()s v n n -=⨯-后来，又相继发现了氢原子在红外与紫外光谱区的若干谱线。
1890年瑞典物理学家提出的具有普遍性的氢原子光谱频率公式：
n 1,n 2为正整数：n 1=2时，对应可见光区的Balmer 线系；
n 1=1时，对应紫外光谱区的Lyman 线系；
n 1=3时，对应红外光谱区的Paschen 线系；
对于同一元素，实验得到的发射光谱的谱线总是相同的，不同的元素其谱线图形不同，表明线状光谱与元素的原子结构有关，因此，线状光谱又叫原子光谱。
印记指纹----
每一种原子都有自己特定的原子光谱
原子光谱。
氢原子光谱特点
氢原子光谱特点
氢原子光谱指的是氢原子内的电子在不同能阶跃迁时所发射或吸收不同波长、能量之光子而得到的光谱。
氢原子光谱为不连续的线光谱，自无线电波、微波、红外光、可见光、到紫外光区段都有可能有其谱线。
特点：1、氢原子光谱为不连续的线光谱。
2、氢原子光谱是氢原子内的电子在不同能级跃迁时发射或吸收不同频率的光子形成的光谱。
氢原子光谱的两个特点
最简单的原子光谱，由A.J.埃斯特朗首先从氢放电管中获得，后来W.哈根斯和H.C.沃格耳等人在拍摄恒星光谱中也发现了氢原子光谱线。
到1885年，人们已在可见光和近紫外光谱区发现了氢原子光谱的14条谱线，谱线强度和间隔都沿着短波方向递减。
其中可见光区有 4条，分别用表示。
其波长的粗略值分别为6562.8┱、4861.3┱、4340.5┱和
4101.7┱。
1885年，瑞士物理学家J.J.巴耳末首先把上述光谱用经验公式：
表示出来，式中 B为一常数。
这组谱线称为巴耳末线系。
当n→∞时，λ→B，为这个线系的极限，这时邻近二谱线的波长之差趋于零。
氢原子的发射光谱和吸收光谱
氢原子的发射光谱和吸收光谱
氢原子的发射光谱和吸收光谱都是由于氢原子内部电子在不同能级跃迁时产生的。
发射光谱是指物质发光直接产生的光谱。
当电子从高能态跃迁或跳跃到低能态时，就会发生光谱发射。
发射光子的能量对应于这两种状态之间的能量差。
由于每种状态的能量是固定的，它们之间的能量差也是固定的，因此跃迁总是会产生具有相同能量的光子。
氢原子的发射光谱是线状的，即辐射波长是分立的。
这些亮线称为原子的特征谱线。
吸收光谱则是指连续谱线中某些频率的光被稀薄气体吸收后产生的光谱。
元素能发射出何种频率的光，就相应能吸收何种频率的光，因此吸收光谱也可作元素的特征谱线。
在原子吸收或发射光子的过程中，守恒定律适用于整个孤立系统，如原子加上光子。
总的来说，氢原子的发射光谱和吸收光谱都是由于电子在不同能级间的跃迁产生的，具有特定的波长或频率，这些特征可以用来鉴别元素或物质的状态。
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核外电子运动状态: 用s、p、d等来表示基态 构型（包括中性原子、正离子和负离子）核外电 子排布。电离能、电子亲合能、电负性。
决赛基本要求:
四个量子数的物理意义及取值。氢原子和类 氢离子的原子轨道能量的计算。s、p、d原子轨 道轮廓图及应用。
1.1 道尔顿原子论
19世纪初，英国科学家道尔顿提出近代原子学说， 他认为原子是微小的不可分割的实心球体。
1897年，英国科学家汤姆生发现了电子。
卢瑟福原子模型
质子、中子、电子的电性和电量
1个质子带一个单位正电荷 中子不带电 1个电子带一个单位负电荷
原子的构成、原子核的构成是怎样的?
{ { 原子
原子核
质子 中子
核外电子
1.2 氢原子结构
1.2.1 氢原子光谱与Bohr理论 1.2.2 电子的波粒二象性 1.2.3 四个量子数
1.2.1 氢原子光谱与Bohr理论
1.光和电磁辐射
红
橙
黄绿
青蓝
紫
氢原子光谱特征： • 不连续光谱,即线状光谱 • 其频率具有一定的规律
经验公式：
v
3.289
1015
(
1 22
1 n2
)s1
n= 3,4,5,6
式中 2，n，3.289×1015各代表什么意义？
3.Bohr理论 三点假设： ①核外电子只能在有确定半径和能量的轨
道上运动,且不辐射能量； ②通常，电子处在离核最近的轨道上，能
量最低——基态；原子获得能量后，电子被 激发到高能量轨道上，原子处于激发态；
③从激发态回到基态释放光能，光的频率 取决于轨道间的能量差。
h E2 E1 E2 E1
h
E：轨道能量 h：Planck常数
1.2.2 电子的波粒二象性
1.4.2 元素性质的周期性
初赛基本要求：
元素周期律与元素周期系 周期。1—18族。主族 与副族。过渡元素。主、副族同族元素从上到下性 质变化一般规律；同周期元素从左到右性质变化一 般规律。原子半径和离子半径。s、p、d、ds区元素 的基本化学性质和原子的电子构型。元素在周期表 中的位置与核外电子结构（电子层数、价电子层与 价电子数）的关系。最高氧化态与族序数的关系。 对角线规则。金属与非金属在周期表中的位置。半 金属（类金属）。主、副族的重要而常见元素的名 称、符号及在周期表中的位置、常见氧化态及主要 形态。铂系元素的概念。
0
1
2
3…
轨道 s
p
d
f…
例如: n =2， l =0， m =0， 2s
n =3， l =1， m =0， 3pz n =3， l =2， m =0， 3dz2 思考题：
当n为3时, l ,m 分别可以取何值？轨道 的名称怎样?
小结：量子数与电子云的关系 • n：决定电子云的大小 • l：描述电子云的形状 • m：描述电子云的伸展方向 • ms：描述电子云的自旋方向
2.Cotton原子 轨道能级图 • n 相同的氢原子 轨道的简并性。 •原子轨道的能量 随原子序数的增 大而降低。 •随着原子序数的 增大，原子轨道 产生能级交错现 象。
3.屏蔽效应
e-
e-
2-σ
+2 e-
+2
e-
He
He+
假想He
屏蔽效应：由核外电子云抵消一些核电 荷的作用。
E
2.179 10 18 (Z n2
道上, 使整个原子系统能量最 低。
• Pauli不相容原理 每个原子轨道中最多容纳两个自旋方式
相反的电子。
• Hund 规则 在 n 和 l 相同的轨道上分布的电子,将尽
可能分占 m 值不同的轨道, 且自旋平行。
N：1s2 2s2 2p3
Z = 26 Fe：1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d6 4s2 •半满全满规则：
1.3 基态原子电子组态
1.3.1 构造原理 1.3.2 核外电子排布
1.3.1 构造原理
轨道：与氢原子类似，其电子运动状态 可描述为1s, 2s, 2px, 2py, 2pz, 3s…
能量：与氢原子不同, 能量不仅与n有关, 也与l有关; 在外加场的作用下, 还 与m有关。
1.Pauling近似能级图
J
•不同的n值，对应于不同的电子层：
１ ２ ３ ４ ５… K L M N O…
角量子数l ： l 的取值 0，1，2，3……n－1 对应着 s, p, d, f…... (亚层) l 决定了ψ的角度函数的形状。
磁量子数m： m可取 0，±1, ±2……±l ； 其值决定了ψ角度函数的空间取向。
n, l, m 一定，轨道也确定
1.2.3 四个量子数
1 主量子数 n
n=1, 2, 3,…… 2 角量子数l
l = 0,1,2,….n-1
3 磁量子数 m
m = +l,….0…..-l
4 自旋量子数 ms
ms
1, 2
1 ms 2
主量子数n：
•与电子能量有关，对于氢原子，电子能量 唯一决定于n；
E
2.179 10 18 n2
1924年，Louis de Broglie（德布罗意路 易斯·德布罗意）认为：质量为 m ，运动速 度为υ的粒子，相应的波长为：
λ=h/mυ=h/p，
h=6.626×10-34J·s，Plank常量。
1927年，Davissson和Germer应用 Ni晶体进行电子衍射实验，证实电子具 有波动性。
当轨道处于全满、半满时，原子较稳定。
Z 24 Cr： 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s1
Ar3d 5 4s1
Z 29 Cu：1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d10 4s1
Ar3d10 4s1 Ar称为原子实
1.4 元素周期律
1.4.1 原子的电子层结构和 元素周期系
)2
J
σ为屏蔽常数，可用 Slater 经验规则算得。
Z－σ= Z*，Z* ——有效核电荷数
4.钻穿效应 进入原子内部空间，
受到核的较强的吸引 作用。
2s,2p轨道的径向分布图
3d 与 4s轨道的径向分布图
1.3.2 核外电子排布
核外电子分布三规则：
• 最低能量原理 电子在核外排列应尽先分布在低能级轨1..1 原子的电子层结构和元素周期系
元素周期律：元素以及由它形成的单质 和化合物的性质，随着元素的原子序数(核电 荷数)的依次递增，呈现周期性的变化。
元素周期表(长表)：