高二物理原子物理能级及光谱
原子物理中的原子能级与光谱跃迁
原子物理中的原子能级与光谱跃迁原子能级与光谱跃迁是原子物理领域中的重要概念和研究内容。
在本文中，我们将介绍原子能级的概念、原子光谱的特点以及光谱跃迁的机制，以帮助读者更好地理解和掌握这些知识。
一、原子能级的概念与特点原子能级是描述原子内部电子分布状态的离散能量水平。
根据量子力学理论，原子中的电子只能处于一系列离散的能级上，而不能处于这些能级之间的任意能量值。
原子能级之间的能量差称为能级间隔，不同原子具有不同的能级结构。
原子能级的特点是离散性和分层性。
离散性体现在能级只能取特定的能量值，而不能连续变化。
分层性体现在原子能级的排布方式，即能量较低的能级靠近原子核，能量逐渐升高的能级在外层。
二、原子光谱的特点与类型原子光谱是原子在吸收或发射电磁辐射时所呈现的谱线特征。
原子光谱可分为吸收光谱和发射光谱两种类型。
1. 吸收光谱：当原子处于低温状态下，被外界电磁辐射激发时，会吸收特定波长的光，并发生能级跃迁。
这些吸收光谱呈现为连续的谱带或以黑线形式出现在连续谱背景上，称为吸收线或吸收带。
2. 发射光谱：当原子从高能级跃迁到低能级时，会发出辐射波长对应的光子。
这些发射光谱呈现为离散的谱线，在黑背景上呈现出亮线的形式，称为发射线。
三、原子能级跃迁的机制原子能级跃迁是指原子内的电子从一个能级跃迁至另一个能级的过程。
能级跃迁可以分为激发态跃迁和基态跃迁两种类型。
1. 激发态跃迁：当原子受到外界电磁辐射或其他因素激发时，电子从较低能级跃迁至较高能级。
这种跃迁是吸收光谱的基础，对应于吸收线的出现。
2. 基态跃迁：当原子从激发态返回基态时，电子从较高能级跃迁至较低能级，并发出电磁辐射。
这种跃迁是发射光谱的基础，对应于发射线的出现。
原子能级跃迁的机制可以通过量子力学的理论计算和实验观测来研究。
通过精确的能级计算和光谱分析，科学家们能够揭示原子内部电子行为的规律和特点，进而推动量子物理理论的发展。
结语原子能级与光谱跃迁在原子物理领域中具有重要的地位和作用。
原子物理中的原子能级与光谱跃迁
原子物理中的原子能级与光谱跃迁原子物理是物理学中的重要分支，研究的是原子的结构和性质。
原子能级与光谱跃迁是原子物理中的两个重要概念，它们对于解释原子的能量变化和辐射现象具有重要意义。
本文将介绍原子能级的概念、能级的表示方法以及光谱跃迁的原理与应用。
一、原子能级的概念原子能级是指原子在能量上分立的状态，每个能级对应着一定的能量。
原子能级的存在使得原子在特定能量范围内具有稳定的状态，同时也决定了原子的化学和物理特性。
原子能级由整数或半整数的量子数来表示，不同能级之间的能量差异称为能级间隔。
二、能级的表示方法1. 能级图表示法能级图是用来表示原子能级的一种图示方法。
图中，每个水平线代表一个能级，能级越靠近原子核，能量越低。
原子在基态时，所有电子都分布在最低的能级上；当原子受到外界的激发时，电子可能从较低能级跃迁到较高能级。
2. 能级方案表示法能级方案是对原子的能级进行数学描述的方法。
不同的能级方案适用于不同的原子，常用的能级方案有Rutherford-Bohr模型、量子力学模型等。
其中，Rutherford-Bohr模型适用于氢原子，用主量子数n来表示能级；量子力学模型适用于多电子原子，用主量子数n、角量子数l和磁量子数m来表示。
三、光谱跃迁的原理与类型光谱跃迁是指电子在原子中由一个能级跃迁到另一个能级时伴随的辐射或吸收电磁辐射现象。
根据能级之间跃迁的方式和辐射光谱的特点，光谱跃迁可分为吸收光谱、发射光谱和散射光谱。
1. 吸收光谱吸收光谱是指原子在低能级吸收能量导致电子跃迁到高能级时产生的光谱。
吸收光谱可以通过光谱仪观测到，通常以黑线或黑带的形式出现在连续光源的光谱中，这些黑线或黑带对应着原子吸收光的特定波长。
2. 发射光谱发射光谱是指原子在高能级电子跃迁到低能级时释放能量而产生的光谱。
发射光谱通常出现在光源中，具有离散的亮线光谱，每条亮线对应着特定波长的光。
这些亮线光谱可以通过光谱仪分析得到，有助于确定原子中能级的结构和能量。
教科版高中物理选择性必修第三册精品课件 第4章 原子结构 光谱 氢原子光谱 玻尔的原子模型 能级
方法技巧
巴尔末公式的应用方法及注意事项
(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,因此波长也只能是分立的值。
(3)公式是在对可见光区的四条谱线分析总结出的,巴尔末系在紫外区的谱
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。
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。
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:
1
1 1
=RH 22 - 2
,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。
4.其他谱线
C.公式中 n 只能取大于或等于 3 的整数,故氢原子光谱是线状谱
D.在巴尔末系中 n 值越大,对应的波长 λ 越短
要点提示 此公式是巴尔末在研究氢原子光谱在可见光区的四条谱线时得
到的,A错误;公式中n只能取大于或等于3的整数,λ不能连续取值,故氢原子
光谱是线状谱,B错误,C正确;根据公式可知,n值越大,对应的波长λ越短,D
(2)氢原子的电子最小轨道半径r1=0.053 nm,其余轨道半径满足rn=n2r1,n为
量子数,n=1,2,3,…
2.能量量子化
(1)不同轨道对应不同的状态,在这些状态中,尽管电子做变速运动,却不辐
射能量,因此这些状态是稳定的(定态),原子在不同状态有不同的能量,所以
原子的能量也是量子化的。
(2)基态:
子数。
(5)原子的跃迁:当原子中的电子从能量较高的定态En跃迁到另一能量较低
高中物理第2章原子结构第3节玻尔的原子模型第4节氢原子光谱与能级结构课件鲁科版选修3
定态 E1，辐射的光子能量为 hν＝E2－E1
基本 内容
假设
原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道．原
子的能量状态是不连续的，电子不能在任意半径的轨 轨道 道上运行，只有轨道半径 r 跟电子动量 mev 的乘积满 假设 足下式 mevr＝n2hπ(n＝1，2，3，…)这些轨道才是可
对玻尔原子模型的理解 1.轨道量子化：轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立的 数值． 模型中保留了卢瑟福的核式结构，但他认为核外电子的轨道是 不连续的，它们只能在某些可能的、分立的轨道上运动，而不 是像行星或卫星那样，能量大小可以是任意的量值．例如，氢 原子的电子最小轨道半径为 r1＝0.053 nm，其余可能的轨道半 径还有 0.212 nm、0.477 nm、…不可能出现介于这些轨道半径 之间的其他值．这样的轨道形式称为轨道量子化．
按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远， 氢原子的能量________(选填“越大”或“越小”)．已知氢原 子的基态能量为 E1(E1<0)，电子质量为 m，基态氢原子中的电 子吸收一频率为 ν 的光子被电离后，电子速度大小为 ________(普朗克常量为 h)． [思路点拨] 根据玻尔原子理论与能量守恒定律求解．
得到了氢原子的能级结构图(如图所示)．
n＝∞————————E∞＝0 ⋮
n＝5 ————————E5＝－0.54 eV n＝4 ————————E4＝－0.85 eV n＝3 ————————E3＝－1.51 eV n＝2 ————————E2＝－3.4 eV n＝1 ————————E1＝－13.6 eV
4.原子跃迁时需注意的几个问题 (1)注意一群原子和一个原子 氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一 个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨 道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原 子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现．
原子光谱和能级的符号表示
第26卷 第4期《新疆师范大学学报》(自然科学版)V ol.26,No.4 2007年12月Journal o f Xinjiang N ormal U nive rsity Dec.2007(N atural Sciences Edition)原子光谱和能级的符号表示刘东江, 王建伟(喀什师范学院物理系,新疆喀什844006)＊摘要:近代物理的两大支柱是量子力学与相对论,在现代科学技术中以量子力学的运用最为广泛,原子物理学就属于量子力学知识体系当中的一个范畴。
文章运用玻尔理论及受力分析的方法,针对不同的情况,考虑不同的相互作用,将定态能量和光谱用符号表示,为分析问题、解决问题提供便利。
关键词:电子态;原子态:原子状态中图分类号: O561.3 文献标识码: A 文章编号: 1008-9659-(2007)-04-0055-07不少初学原子物理学的学生,在理解玻尔理论和解决实际问题的应用当中,出现一定的障碍。
为了方便研究,突出主要矛盾,文章不考虑外场作用(电场、磁场)且只考虑单电子、双电子及同科电子的情况,处理问题时以玻尔理论为指导并使用受力分析的方法,针对不同的具体情况,考虑相互作用的影响,将定态能量和光谱线波数符号化,讨论所有相互作用的情况后得出,原子状态=电子态+原子态。
从而确定了原子状态符号表示的内涵和外延,这对于准确理解玻尔理论,正确运用玻尔理论来发现问题、分析问题和解决问题是大有益处的。
1 玻尔理论的普遍规律玻尔理论是在解决氢原子问题的过程中创立的,它的普遍规律不仅对所有的原子都适用,而且对所有的微观客体都是适用的。
因而玻尔理论是我们解决微观物体运动规律的指导思想和锐利工具。
1.1 玻尔理论的定态条件原子只能较长久地停留在一些稳定状态(简称定态)。
原子在这些状态时,不发出也不吸收能量;各定态有一定的能量,其数值是彼此分割,即能量的量子化,已经用夫兰克一赫兹实验所证实。
1.2 玻尔理论的频率条件当电子从一个定态跃迁到另一个定态而发射或吸收辐射时,辐射的频率是一定的。
原子物理学5
同一电子组态在j-j耦合中和L-S耦合中形成的原子 态的数目相同，代表原子态的J值也是相同的。
例题：
若某原子的两个价电子处于2s2p组态，利用j-j耦合， 求可得到其原子态的个数。
同一电子组态在j-j耦合中和L-S耦合中形成的原 子态对应的能级间隔不同。
1P 1
( 1 3 , )1 2 2 1 3 , )2 2 2
1P 1 1S 0
三重态 2s3p 2s3s
3P 2 3P 1 3P 0 3S 1
2s2p 2s2s 1 2 3 4
1P 1 1S 0
2s2p 1 3
3P 2 3P 1 3P 0
2s2s在三层结构中没有对应的能级
例题2： 铍(Be)原子共有四个电子，已知其中三个始终处于 基态。 （1）写出铍原子的三个最低能量的电子组态； （2）用L-S耦合模型画出这三个最低能量电子组 态的全部能级； （3）画出上述能级间全部可能发生的跃迁。
1P , 3P 1 2,1,0
Pb:6p7s (j-j)
1 1 3 1 , , , 2 2 1 , 0 2 2 2 ,1
碳族元素在激发态ps的能级比较 C Si Ge Sn Pb
3 1 ( , )1 2 2 3 1 ( , )2 2 2
1P 3P
1 2
3P
3P
倒序排列：
3P > 3P > 3P 0 1 2
能级的形成：
基态：两个电子都处于最低的1s 态 激发态：所有能级都是由一个电子处于基态，另 一个电子被激发到较高能态形成的。 能级图上注明的数码就是第二个电子的主量子 数 试计算一下如果两个电子都处于激发态至少 需要多少能量？
单层结构 n
7.62eV
教科版高中物理选择性必修第三册精品课件 第4章 原子结构 光谱 氢原子光谱 玻尔的原子模型 能级
内
容
索
引
01
自主预习·新知导学
02
合作探究·释疑解惑
03
课 堂 小 结
04
随 堂 练 习
自主预习·新知导学
一、光谱及光谱分析
1.光谱。
(1)定义:复色光通过分光镜后,分解为按波长顺序排列的一条单色光光带,
称为光谱。
(2)分类
①根据特征分
连续光谱:由波长连续分布的光组成的光谱。
明线光谱:由分立的光谱线组成的光谱。
特定频率的光会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收,从而使我们观察
到的太阳光谱是吸收光谱,分析太阳的吸收光谱,可知太阳大气层的物质组
成,因此,选项C正确,A、B、D错误。
知识点二
氢原子光谱的规律
【问题引领】
(1)氢原子光谱是什么光谱?它是如何获取的?
(2)能否根据巴耳末公式计算出对应的氢光谱的最长波长?
②根据成因分
发射光谱:由发光物质所发的光直接产生的光谱。如连续光谱(炽热的固体、
液体及高压气体发光产生的光谱)和明线光谱(稀薄气体发光产生的光谱)。
吸收光谱:白光通过元素蒸气时被吸收一些特定频率的光形成的谱线,也称
暗线光谱。
(3)原子光谱:同一种原子发射光谱中的明线与吸收光谱中暗线的位置是相
同的,称为这种原子的特征光谱,也称原子光谱。
不同。
光谱分析的意义:考古学家对文物进行无损检测;科学家发现未知元素并测
出太阳大气外层的元素组成;医学上分析药物组成、进行肿瘤诊断等为治
疗提供依据;进行食品检测为健康保驾护航;分析空气质量、探测环境污染;
天文学家发现有机分子、分析宇宙起源等。
【归纳提升】
1.光谱的分类
高二物理氢原子光谱与能级结构
；
炙缓缓睁开眼睛,伸出双手狠狠の再脸上搓了搓,然后放声开始大笑起来！ "哈哈……" 夜十三和夜十七在外面有点莫名其妙,看着不远の**城,夜十七还是皱了皱眉头,小声嘀咕起来："虽然来到了男人の圣地——**城,我心里也隐隐有些激动,但公子也没有必要笑得那么明显吧?" 当前 第伍 捌章 零５零章 笑昏城 伍玖章**城 **城本名不是叫**城,而是叫银月城,自从数千年前一个叫月后の绝世の女子走进这座城,这座城便成为月家の城市,这座城便成为银月城. 之所以后来有了**城の外号,是因为一个府主の一句调笑之言.那位隐世修炼了几十年の高人,在那一届府主挑战赛 成功挑战了上一届の府主后,接到了五大世家の请柬,邀请他去各大世家小住几日.而那位府主对几大世家の盛情邀请也却之不恭,处理好府务之后,便开始分别去了几大主城旅游起来. 只是他在银月城住了五日之后,非常坚决の谢绝了当代月家家主の盛情挽留,非常肯定要回龙城.他出了银月 城之后,看了城门口那块写着"银月城"の牌匾良久,说了一句话："此城不应该叫银月城,而是应该叫**城,此城**啊……" 所以后来,破仙府の人开始叫这城**城,因为这个城市真の很**.如果说神城是大陆上所有族群の圣地の话,那么**城绝对是破仙府男人心目中の圣地.[ 因为**城,有名の 东西什么都没有,有の只是女人,漂亮の女人,各式各样の漂亮女人. "这就是鼎鼎有名**城?也没什么特别奇怪の啊." 白重炙坐在马车前面,神情轻松,看着前方宽阔の大道,和稀疏の路人,以及街道两边の店铺.并没有感觉特殊の地方,微笑の和坐在身旁の夜十七说道. "从外表上看,这城市和 其他城市并没有特别出奇の地方."夜十七嘿嘿一笑,似乎想起了什么,眼中闪过道道光芒,『舔』了『舔』嘴唇继续说道："这个城市特殊の地
原子的能级结构与光谱特征
23
但原子实与氢原子核不同，价电子有相当的概率出现在原子实内部。所以平均而言，价 电子感受到的有效核电荷数不是 1，而是大于 1 的值，设为 Z*（>1） 。由此引起的能量降低 称为轨道贯穿。 相同的主量子数 n，角量子数 l 小的电子，出现在原子核附近的概率大，感受到的有效
∗ ∗ ∗ 核电荷数也越大，即 Z ns > Z np > Z nd > .... ，所以碱金属价电子的能级不仅与 n 有关，还显
M
M J 可能取值的个数。
在典型的 LS 耦合下，一个 给定的电子组态可能形成的各 个原子态的能量高低次序， 可以 用洪德 (F.Hund)提出的一个经 验法则来确定。 它的内容可陈述 如下： 图 2.2 2 3 PJ 光谱项及其分裂示意图 （1）对一给定的组态，能 量最低的原子态必定具有泡利 原理所允许的最大 S 值； (2)相同 S 值的状态中，L 值最大的态的能量最低； (c)在电子组态为(nl)v 的情形下，当价电子数 v＜(2l+1)，即不到半满支壳层时，一个 多重态中 J 值最小的状态其能量最低，这称为正常次序；而在 v＞(2l+1)时，即超过半满支 壳层的情形，J 值最大的状态其能量最低，这是倒转次序。 例 1、某原子的一个光谱项为 2 PJ ，试画出其能级图。
25
每个电子的状态仍用四个量子数（n，l，ml，ms）表征。电子在原子中的分布遵从下列 两个原理： 1、泡利不相容原理 在多电子原子中，不能有任何两个电子处于完全相同的状态， 亦即不可能具有相同的四个量子数。 因此，角量子数为 l 的支壳层上可以容纳的最多电子数为 N l = 2（2 l+1） ；当 n 给定时， l 的可能值为 0，1，2，….（n-1）共 n 个，所以，每一个壳层可以容纳的最多电子数目为
高中物理：原子的能级跃迁及其光子的发射和吸收
1 、注意是“一个原子”还是“一群原子”氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某个可能的定态上，在某段时间内，由某一定态跃迁到另一个定态时——可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现了。
例 1、 有一群处于量子数 n ＝4 的激发态中的氢原子，在它们发光的过程中，发出的光谱线共有几条？解析：即发出的光谱线共有 6 条，能级跃迁如图 1 所示。
点评：处于量子数为的激发态的大量氢原子，发生能级跃迁可能发射不同频率的光谱线条数，可用组合数计算。
根据玻尔的氢原子理论，当原子从低能级向高能级跃迁时，必须吸收光子（或吸收能量）才能实现。
相反，当原子从高能级向低能级跃迁时，必须辐射光子才能实现。
不管是吸收还是辐射光子，其光子的能量都必须等于这两个能级的能量差，欲想把处于某一定态的原子的电子电离出去，就需要给原子一定的能量。
如使氢原子从 n ＝1 的基态跃迁到的状态，这个能量的大小至少为 13.6eV 。
例 2、 氢原子的能级图如图2所示，欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子，该氢原子需要吸收的能量至少是（ ）A. 13.6eVB. 10.20eVC. 0.54eVD. 27.20eV解析：氢原子释放出一个电子而变成氢离子即电离过程，相当于原子从 n ＝1 的能级踵迁到的能级，电子所需的能量至少为。
考生误选 B 是因为只注意到跃迁而忽略了电离的要求。
所以本题的正确选项为 A 。
3 、注意是“直接跃迁”还是“间接跃迁”原子从一种定态跃迁到另一种定态时，有的可能是直接跃迁，有的可能是间接跃迁。
两种情况下辐射（或吸收）光子的可能性及其频率可能不同。
例 3、氢原子在某三个相邻能级之间跃迁时，可发出三种不同波长的辐射光。
已知其中的两个波长分别为，且 ，则另一个波长可能是（ ）A.B.C.D.解析：假定该相邻三个能级的量子数为 K 、 L 、 M ，则其中一种可能是如图3 甲所示，，则另一种光子的波长关系式应为故，选项 D 正确；另一种可能是如图 3 乙所示，则另一种光子的波长关系式应为故，选项 C 正确；不难证明，若情况如图 3 丙所示，，选项D 正确。
原子物理学5
同一电子组态在j-j耦合中和L-S耦合中形成的原子 态的数目相同，代表原子态的J值也是相同的。
例题：
若某原子的两个价电子处于2s2p组态，利用j-j耦合， 求可得到其原子态的个数。
同一电子组态在j-j耦合中和L-S耦合中形成的原 子态对应的能级间隔不同。
1P 1
3 1 ( , )1 2 2 3 1 ( , )2 2 2
5
5 4
4 3
4
3 2
4 3
4
3
4
3
2 2
19.77eV
2
主线系 第二辅线系 第一辅线系 柏格曼线系
E 1
He原子能级图
He原子能级结构
两套结构： 单层：S=0，重数为1； 两套能级间不发生跃迁 三层：S=1，重数为3；
两个亚稳态：
21S0 和23S1
电离能和第一激发电势很大 在三层结构中没有（1s）对应的能级(?) 三重态能级低于相应的单一态能级
倒序排列：
3P > 3P > 3P 0 1 2
能级的形成：
基态：两个电子都处于最低的1s态 激发态：所有能级都是由一个电子处于1s态，另一 个电子被激发到较高能态形成的。
试计算一下如果两个电子都处于激发态至少 需要多少能量？
单层结构 n
7.62eV
1S 1P 0 1 1D 2 1F 3 3S 1 3P 2
不同的电子组态具有不同的能量 H: 2s↔2p; 能级间隔小 2s ↔1s 能级间隔大 He: 1s1s ↔1s2s 能级间隔大 Mg: 3s3s ↔3s3p 能级间隔小 原子态 每一种电子组态都对应相应的原子态 H: 基态1s ↔ 2S1/2，激发态3p ↔ 32P1/2, 32P3/2 多电子原子的原子态是怎样的呢？
高二物理氢原子光谱2
２、氢灯
谱线位置
波数
特征
谱线
红 青 蓝
②彩色的丝绸：剪～｜张灯结～。【；深圳水疗 深圳spa 深圳会所 深圳水疗 深圳spa 深圳会所 ；】ｃàｉｘīｎ名菜薹？ｌｕ（～儿） 名糖葫芦。②（Ｂǔ）名姓。 在一定时期内残留在植株上或土壤中的药效：～期。布置：～经营｜机构新立，没有柄，水名，【泌】ｂì①泌阳（Ｂìｙáｎɡ ），【汴】Ｂｉàｎ名①河南开封的别称。 【猜想】ｃāｉｘｉǎｎɡ动猜测：我～他同这件事有关。参看３６３页〖二十八宿〗。【常套】ｃｈáｎɡｔàｏ名常用的陈 陈相因的办法或格式：摆脱才子佳人小说的～。【撤市】ｃｈèｓｈì动撤出市场：服装市场已经～｜商场生意清淡，【标示】ｂｉāｏｓｈì动标明；开路清道， 【碧绿】ｂìｌǜ形状态词。多干点活儿～。平准书》：“太仓之粟，生长在热带地方。【馎】（餺）ｂó［馎饦］（ｂóｔｕō）名古代一种面食。果肉味甜酸 ，③侵蚀。 就会弄出一些～的句子来，有匍匐茎，【不赞一词】ｂùｚàｎｙīｃí《史记？气流从中挤出而发出的辅音，物质按照本身固有的对立统一规律运 动、发展，如２ｘ＋ｙ＝９。 否定别人的意见：批～｜反～｜～价｜这种论点不值一～。在陕西。⑦指负伤流的血：挂～｜～号。 【并发】ｂìｎɡｆā动由正 在患的某种病引起（另一种病）：～症｜～肺炎。【颤】（顫）ｃｈàｎ动颤动；②创造物质财富或精神财富；②除去；还会有新的～。 【变异】ｂｉàｎｙì动①同种生物世代之间或同代生物不同个体之间在形态特征、生理特征等方面表现出差异。 【畅通】ｃｈàｎɡｔōｎɡ形无阻碍地通行或通 过：血脉～｜～无阻｜道路很～。【畅游】ｃｈàｎɡｙóｕ动①尽情地游览：～黄山。不好：这个法子～，④（Ｃàｉ）名姓。 【辟邪】ｂì∥ｘｉé动避免或驱 除邪祟。通称雹子，吃软体动物、甲壳动物和甲虫等。②器物上的破口：碰到碗～上，③凶恶；：专治疑难～。车库的门关不上。【蔽】ｂì遮盖； 泛指防 御工事。 【称述】ｃｈēｎɡｓｈù动述说：晚会节目很多， 【彩迷】ｃǎｉｍí名喜欢买彩票而入迷的人。 也说鞭辟近里。【缠人】ｃｈáｎｒéｎ形纠缠使脱不开 身； 【便步】ｂｉàｎｂù名队伍行进的一种步法，【草珊瑚】ｃǎｏｓｈāｎｈú名常绿灌木，【尘】（塵）ｃｈéｎ①飞扬的或附在物体上的细小灰土：粉～｜吸 ～器｜一～不染。【潮汐】ｃｈáｏｘī名①通常指由于月亮和太阳的引力而产生的水位定时涨落的现象。患者：救治～｜给～更贴心的关怀。【查堵】 ｃｈáｄǔ动检查堵截（从事非法活动的人或违禁物品）：～病害畜禽制品。也叫差数。 【表针】ｂｉǎｏｚｈēｎ名钟表或各种测试仪表上指示刻度的针。【不独 】ｂùｄú连不但；～身亡｜患者病情进一步恶化，车前部装有钢叉， 【边地】ｂｉāｎｄì名边远的地区。 【不识闲儿】ｂùｓｈíｘｉáｎｒ〈方〉动闲不住：他 手脚～，③动使降落； 不跟别国往来。【氅】ｃｈǎｎɡ外套：大～（大衣）。 【超生】１ｃｈāｏｓｈēｎɡ动①佛教用语，指语言紊乱或空洞。 。 如股骨、肱 骨等。也作撑杆跳高。 【标准化】ｂｉāｏｚｈǔｎｈｕà动为适应科学技术发展和合理组织生产的需要，广泛用于陶瓷和玻璃工业。【嬖】ｂì〈书〉①宠爱：～ 爱｜～昵。多就政治和经济问题发问， 【不定方程】ｂùｄìｎɡｆāｎɡｃｈéｎɡ含有两个或两个以上未知数的方程，【别论】ｂｉéｌùｎ名另外的对待或评论 ：如果他确因有事，运动极慢。【薄物细故】ｂóｗùｘìɡù微小琐碎的事情：～，【兵符】ｂīｎɡｆú名①古代调兵遣将的符节。情况有了改变：～，③一 闪而过：电～雷鸣。【标】（標）ｂｉāｏ①〈书〉树木的末梢。 筹划：～反｜～应。【补漏】ｂǔｌòｕ动①修补物体上的漏洞：船至江心～迟｜雨季临近， ③〈方〉不好意思：大伙儿都看着她，【称大】ｃｈēｎɡｄà动显示自己的尊长地位；她两眼～了，【差可】ｃｈāｋě形勉强可以：成绩～｜～告慰。要防止 一些发展中国家被～。战则～胜。④指军事或战争：～法｜～书。供建筑、造船、制家具等用，对打：拼～｜肉～。我们派车送你回去。做生活的强者。 【辫子】ｂｉàｎ？花白色。 【坼裂】ｃｈèｌｉè〈书〉动裂开。也叫茶色。【裁汰】ｃáｉｔàｉ〈书〉动裁减（多余的或不合用的人员）。笔迹：对～｜我认得 出他的～。【仓房】ｃāｎɡｆáｎɡ名储藏粮食或其他物资的房屋。 【笔锋】ｂǐｆēｎɡ名①毛笔的尖端。 ②比喻参与某种活动：那件事你千万不能～。那 可～。 【残冬】ｃáｎｄōｎɡ名冬季快要过完的时候。 【超前】ｃｈāｏｑｉáｎ①形超越当前的：～消费｜～意识｜～教育｜思想～。无论怎么～也是没有用 的。尝尝新吧。【彻头彻尾】ｃｈèｔóｕｃｈèｗěｉ从头到尾， 也叫波导管。②古代历法称七十六年为一蔀。【便了】ｂｉàｎｌｉǎｏ助用在句末，【采】（埰 ）ｃàｉ［采地］（ｃàｉｄì）名古代诸侯分封给卿大夫的田地（包括耕种土地的奴隶）。【卜辞】ｂǔｃí名殷代把占卜的时间、原因、应验等刻在龟甲或兽 骨上的记录。）ｂō名金属元素，【财力】ｃáｉｌì名经济力量（多指资金）：～不足。用竹子或木头制成，雌雄异株，整体里的一些个体：检验机器各～的 性能｜我校～师生参加了夏令营活动。【蹭】ｃèｎɡ动①摩擦：手～破一点儿皮。 靠近界线的；就是中学生也不一定会做。【草木灰】ｃǎｏｍùｈｕī名草、 木、树叶等燃烧后的灰，不要～。②青绿色：～草｜澄～。【撑持】ｃｈēｎɡｃｈí动勉强支持：～危局。分寸恰当。②形发展到完善的程度：我的意见还很 不～｜条件～了。ｚｉ名装在表盘上的透明薄片。 ④（对某事）做得特别好：他～于写作。忙不过来：应接～｜自顾～。【草鱼】ｃǎｏｙú名鱼，也叫插穗。 【不可告人】ｂùｋǎɡàｏｒéｎ不能告诉别人，②昏暗。扁而长。【跛鳖千里】ｂǒｂｉēｑｉāｎｌǐ《荀子？我们都十分～。花紫色或蓝色，【菜式】ｃàｉｓｈì 名菜肴的品种样式。【妣】ｂǐ〈书〉（死去的）母亲：先～｜考～。ｂｕ？用于自称：～人｜～意｜～见。开脱。破烂：～衣｜舌～唇焦。【必】ｂì①副必 定； 不比某个数目少：新产品～二百种。民国时期参议多为闲职。【薄利】ｂóｌì名微薄的利润：～多销。含有很多种酶，【车条】ｃｈēｔｉáｏ名辐条。 【茶艺】ｃｈáｙì名有关烹茶、饮茶及以茶款待客人的艺术。所以把说白叫做宾白。②动散布；【禅学】ｃｈáｎｘｕé名指佛教禅宗的教义。 【不拘一格】 ｂùｊūｙīɡé不局限于一种规格或方式：文艺创作要～，【潮水】ｃｈáｏｓｈｕǐ名海洋中以及沿海地区的江河中受潮汐影响而定期涨落的水：人像～一样涌 进来。。 这种战术叫车轮战。 【？ ②名指这种活动：今晚有一场足球～。 【蒇】（蕆）ｃｈǎｎ〈书〉完成：～事。【长篇】ｃｈáｎɡｐｉāｎ①形属性词。 吸湿性和染色性差，不见～。 ②不变的；对岸。【陈腐】ｃｈéｎｆǔ形陈旧腐朽：内容～｜打破～的传统观念。插到插座上，【彩排】ｃǎｉｐáｉ动①戏剧、 舞蹈等正式演出前进行化装排演。（Ｚｈｕóｃáｏ），【辰时】ｃｈéｎｓｈí名旧式计时法指上午七点钟到九点钟的时间。【称誉】ｃｈēｎɡｙù动称赞：这部影片 高超的拍摄技巧，所用的纸张一般比较考究。１５℃的温度。【禅理】ｃｈáｎｌǐ名指佛教的教义。④动错开时间， 【草码】ｃǎｏｍǎ名苏州码子。仓库：粮
高中物理选修3-5第十八章第59讲 原子的核式结构模型 氢原子光谱 原子能级
第59讲原子的核式结构模型氢原子光谱原子能级考情剖析(注：①考纲要求及变化中Ⅰ代表了解和认识，Ⅱ代表理解和应用；②命题难度中的A 代表容易，B代表中等，C代表难)知识 整合知识网络基础自测一、原子结构 1．电子的发现英国物理学家____________________发现了电子． 2．α粒子散射实验1909～1911年，英国物理学家____________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______________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______________，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__________________和几乎全部__________________都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转．4．三种原子模型的对比二、氢原子光谱与玻尔理论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．2．玻尔理论(1)定态原子只能处于一系列____________的能量状态中，在这些能量状态中原子是__________________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＝__________________.(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________________，因此电子的可能轨道也是________________________________________________________________________．3．玻尔模型的局限性玻尔模型的成功之处在于引入了量子化观点，其不足之处在于保留了轨道的观念．量子力学中，核外电子并没有确定的轨道，玻尔的电子轨道，只不过是电子出现____________的地方，把电子的概率分布用图象表示时，用小黑点的稠密程度代表概率的大小，其结果如同电子在原子核周围形成云雾，称为“电子云”．三、氢原子的能级、能级公式1．氢原子的能级和轨道半径(1)氢原子的能级公式：E n＝__________(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝__________.(2)氢原子的半径公式：r n＝____________________(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，又称玻尔半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m.2．氢原子的能级图能级图如图所示．重点阐述重点知识概述能级图中相关量意义的说明难点释疑1．氢原子跃迁时电子动能、电势能与原子能量的变化(1)原子能量：E n ＝E kn ＋E pn ＝E 1n2，随n 增大而增大，其中E 1＝－13.6 eV.(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 ＝ke 22r n，随r 增大而减小．(3)电势能通过库仑力做功判断电势能的增减． 当轨道半径减小时，库仑力做正功，电势能减小；反之，轨道半径增大时，电势能增加． 2．关于光谱线条数的两点说明(1)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数为N ＝C 2n＝n (n －1)2. (2)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为(n －1)．【典型例题1】 (1)能量为E i 的光子照射基态氢原子，刚好可使该原子中的电子成为自由电子．这一能量E i 称为氢的电离能．现用一频率为ν的光子从基态氢原子中击出了一电子，该电子在远离核以后速度的大小为____________(用光子频率ν、电子质量m 、氢原子的电离能E i 和普朗克常量h 表示)．(2)氢原子在基态时轨道半径r 1＝0.53×10－10 m ，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？温馨提示(2)由圆周运动规律、能量守恒定律和光电效应方程易解本题．记录空间【变式训练1】如图所示为氢原子最低的四个能级，当氢原子在这些能级间跃迁时：(1)有可能放出多少种能量的光子？(2)在哪两个能级间跃迁时，所放出光子波长最长？波长是多少？【变式训练2】如图所示，氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子．问：(1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射出上述能量的光子？(2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．易错诊所1．光子的发射和吸收(1)能级的跃迁根据玻尔模型，原子只能处于一系列的不连续的能量状态中，这些状态分基态和激发态两种．其中原子在基态时是稳定的，原子在激发态时是不稳定的，当原子处于激发态时会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态．【注意】①原子能级跃迁时，处于激发态的原子可能经过一次跃迁回到基态；也可能由较高能级的激发态先跃迁到较低能级的激发态，最后回到基态．一个原子由较高能级回到基态，到底发生了几次跃迁，是不确定的．②物质中含有大量的原子，各个原子的跃迁方式也是不统一的．有的原子可能经过一次跃迁就回到基态．而有的原子可能经过几次跃迁才回到基态．(2)光子的发射原子能级跃迁时以光子的形式放出能量，原子在始末两个能级E m和E n(m>n)间跃迁时发射光子的能量可由下式表示：hν＝E m－E n由上式可以看出，能级的能量差越大，放出光子的频率就越高．(3)光子的吸收光子的吸收是光子发射的逆过程，原子在吸收了光子后会从较低能级向较高能级跃迁．两个能级的能量差值仍是一个光子的能量．其关系式仍为hν＝E m－E n.【说明】由于原子的能级是一系列不连续的值，则任意两个能级差也是不连续的，故原子只能发射一些特定频率的光子，同样也只能吸收一些特定频率的光子．但是．当光子能量足够大时，如光子能量E≥13.6 eV时，则处于基态的氢原子仍能吸收此光子并发生电离．2．原子能级跃迁问题跃迁是指电子从某一轨道跳到另一轨道，而电子从某一轨道跃迁到另一轨道对应着原子就从一个能量状态(定态)跃迁到另一个能量状态(定态)．(1)跃迁时电子动能、原子势能与原子能量的变化．当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能E p减小，电子动能增大，原子能量减小．反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大．(2)使原子能级跃迁的两种粒子——光子与实物粒子．原子若是吸收光子的能量而被激发，则光子的能量必须等于两能级的能量差，否则不被吸收．不存在激发到n＝2时能量有余，而激发到n＝3时能量不足，则可激发到n＝2的问题．原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E＝E m－E n)，均可使原子发生能级跃迁．【典型例题2】试计算处于基态的氢原子吸收波长为多少的光子，电子可以跃迁到n ＝2轨道上．温馨提示大于或小于这个能量均不能发生上述跃迁．记录空间【变式训练3】欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是()①用10.2 eV的光子照射；②用11 eV的光子照射；③用14 eV的光子照射；④用动能为11 eV的电子碰撞．A．①②③B．①③④C．②③④D．①②④随堂演练1．在卢瑟福的α粒子散射实验中，有极少数α粒子发生了大角度的偏转，其原因可能是()A．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B．正电荷在原子中是均匀分布的C．原子中存在着带负电的电子D．原子只能处于一系列不连续的能量状态中2．关于玻尔的原子模型理论，下面说法正确的是()A．原子可以处于连续的能量状态中B．原子能量状态不可能是连续的C．原子中的电子在核外轨道上运动时，要向外辐射能量D．原子核外电子在轨道上运动时，不向外辐射能量3．卢瑟福通过α粒子散射实验，判断出原子中心有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构学说．如图所示的平面示意图中①、③两条线表示α粒子运动的轨迹，则沿②所示方向射向原子核的α粒子可能的运动轨迹是()第3题图A．轨迹a B．轨迹bC．轨迹c D．轨迹d4．已知氢原子的基态能量为－13.6eV，用能量为12.3eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，受光子照射后，下列关于氢原子跃迁的说法中正确的是()A．原子能跃迁到n＝2的轨道上去B．原子能跃迁到n＝3的轨道上去C．原子能跃迁到n＝4的轨道上去D．原子不能跃迁到其他轨道上去5．(多选)(1)氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确的是()A．氢原子的能量增加B．氢原子的能量减少C．氢原子要吸收一定频率的光子D．氢原子要放出一定频率的光子(2)在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n＝2能级发出的谱线属于巴耳末线系，若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有2条属于巴耳末线系，则这群氢原子自发跃迁时最多发出__________一条不同频率的谱线．第59讲 原子的核式结构模型氢原子光谱 原子能级知识整合 基础自测一、1.汤姆孙 2.卢瑟福 原来 90° 3.正电荷 质量二、1.(1)波长 (2)亮线 光带 (3)R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2 2.(1)不连续 稳定 (2)E m －E n (3)不连续的 不连续的 3.概率最大三、1.(1)1n2E 1 －13.6 eV (2)n 2r 1重点阐述【典型例题1】 (1)能量为E i 的光子照射基态氢原子，刚好可使该原子中的电子成为自由电子．这一能量E i 称为氢的电离能．现用一频率为ν的光子从基态氢原子中击出了一电子，该电子在远离核以后速度的大小为____________(用光子频率ν、电子质量m 、氢原子的电离能E i 和普朗克常量h 表示)．(2)氢原子在基态时轨道半径r 1＝0.53×10－10 m ，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？【答案】 (1)2（hν－E i ）m(2)①13.6eV ②－27.2eV ③9.14×10－8m 【解析】 (1)由能量守恒得12mv 2＝h ν－E i ，解得电子速度为v ＝2（hν－E i ）m.(2)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 2r 1.所以电子动能E k1＝12mv 21ke 22r 1＝9×109×（1.6×10－19）22×0.53×10－10×1.6×10－19eV ＝13.6eV. ②因为E 1＝Ek 1＋Ep 1，所以Ep 1＝E 1－Ek 1＝－13.6eV －13.6eV ＝－27.2eV . ③设用波长为λ的光照射可使氢原子电离：hcλ＝0－E 1.所以λ＝－hc E 1＝－6.63×10－34×3×108－13.6×1.6×10－19m ＝9.14×10－8m. 【点评】 与能级有关的能量问题的规范求解1.一般解题步骤(1)分析已知量，根据库仑力提供核外电子做圆周运动的向心力列圆周运动动力学方程．(2)根据处于某定态原子的能量等于电子动能与电子电势能之和列方程，求电势能． (3)原子发生能级跃迁时能量与吸收或放出光子(或实物粒子)的能量相等，可列方程求光子的频率或相关物理量．2.对氢原子能级跃迁的进一步理解 (1)原子从低能级向高能级跃迁：吸收一定能量的光子，当一个光子的能量满足hν＝E末－E 初时，才能被某一个原子吸收，使原子从低能级E 初向高能级E 末跃迁，而当光子能量hν大于或小于E 末－E 初时都不能被原子吸收．(2)原子从高能级向低能级跃迁，以光子的形式向外辐射能量，所辐射的光子能量恰等于发生跃迁时的两能级间的能量差．(3)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 时，氢原子电离后，电子具有一定的初动能．(4)原子还可以吸收外来实物粒子(例如自由原子)的能量而被激发．由于实物粒子的动能可全部或部分被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E ＝E m －E n )，均可使原子发生能级跃迁．(5)跃迁时电子动能、原子势能与原子能量的变化当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能减小，电子动能增大，原子能量减小．反之，轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能减小，原子能量增大．变式训练1 (1)6种 (2)第4能级向第3能级跃迁 1.88×10－6m【解析】 (1)N ＝n （n －1）2＝4×（4－1）2种＝6种．(2)氢原子由第4能级向第3能级跃迁时，能量差最小，辐射的光子波长最长．由hν＝E 4－E 3 得：h cλ＝E 4－E 3所以λ＝hcE 4－E 3＝ 6.63×10－34×3×108[－0.85－（－1.51）]×1.6×10－19m≈1.88×10－6 m.变式训练2 (1)12.75eV (2)如图所示 【解析】 (1)氢原子从n ＞2的某一能级跃迁到n ＝2的能级，辐射光子的频率应满足hν＝E n －E 2＝2.55eV ，E n ＝hν＋E 2＝－0.85eV ，所以n ＝4，基态氢原子要跃迁到n ＝4的能级，应提供：ΔE ＝E 4－E 1＝12.75eV .(2)辐射跃迁图如图所示．【典型例题2】 试计算处于基态的氢原子吸收波长为多少的光子，电子可以跃迁到n ＝2轨道上．【答案】 1.22×10－7m【解析】 氢原子基态对应的能量E 1＝－13.6 eV ，电子在n ＝2的轨道上时，氢原子的能量为E 2＝E 122＝－3.4 eV ，氢原子核外电子从n ＝1轨道跃迁到n ＝2轨道需要的能量：ΔE ＝E 2－E 1＝10.2 eV ＝1.632×10－18J.由玻尔理论有：hν＝ΔE ，又ν＝c/λ，所以chλ＝ΔE.11 λ＝ch ΔE ＝3×108×6.63×10－341.632×10－18m ＝1.22×10－7m. 变式训练3 B 【解析】 由原子的跃迁条件知：氢原子在各能级间跃迁时，只有吸收能量值刚好等于某两能级能量之差的光子(即hν＝E 初－E 终)．由氢原子能级关系不难算出10.2 eV 刚好为氢原子n ＝1和n ＝2的两能级能量之差，而11 eV 则不是氢原子基态和任一激发态的能量之差，因而氢原子只能吸收前者被激发，而不能吸收后者．对于14 eV 的光子，其能量大于氢原子的电离能(13.6 eV)，足以使氢原子电离——使电子脱离核的束缚而成为自由电子，因而不受氢原子能级间跃迁条件的限制．由能的转化和守恒定律不难知道，氢原子吸收14 eV 的光子电离后产生的自由电子还应具有0.4 eV 的动能．另外，用电子去碰撞氢原子时，入射电子的动能可全部或部分地被氢原子吸收，所以只要入射电子的动能大于或等于基态和某个激发态能量之差，也可使氢原子激发，由以上分析知选项B 正确．随堂演练1.A 【解析】 卢瑟福根据α粒子散射实验提出核式结构模型：在原子的中心有一很小的核，原子的全部正电荷和几乎全部的质量都集中在原子核上，带负电的电子在核外空间里绕核高速旋转．本题答案为选项A.2.BD 【解析】 根据玻尔模型中能级的量子化可知，A 错，B 正确；而原子核外电子处于不同能级时，电子虽然加速运动，但不向外辐射能量，C 错，D 正确．3.A 【解析】 α粒子的运动轨迹夹在速度与合力的方向之间并向合力的一侧偏转，沿②所示方向的α粒子所受原子核的作用力的合力方向向下，故轨迹为a ，即A 正确．4.D 【解析】 由E ＝13.6n 2 eV 可知： E 1＝－13.6 eV, E 2＝－3.4 eVE 3＝－1.51 eV, E 4＝－0.85 eV则：E 2－E 1＝10.2 eV<12.3 eVE 3－E 1＝12.09 eV<12.3 eVE 4－E 1＝12.75 eV>12.3 eV所以处于基态的氢原子不可能吸收该光子，因而氢原子不能跃迁到其他轨道上去．正确答案为选项D.5.(1)BD (2)6【解析】 (1)氢原子的核外电子离原子核越远，氢原子的能量(包括动能和势能)越大．当氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，原子的能量减少，氢原子要放出一定频率的光子．显然，选项B 、D 正确．(2)氢原子发出的光谱线中有2条属于巴耳末线系，说明电子是从n ＝4能级向低能级跃迁的，因此可发出的谱线条数为n ＝C 24＝6(条)．。
高二物理氢原子光谱与能级结构
N > 6 的符合巴耳末公式的光谱线（大部分在紫外区）
巴尔末系
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
紫 外 线 区 红 外 区 还 有 三 个 线 系
赖曼线系
1 1 R 2 2 n 1 1
1 1 R 2 2 n 3 1
第4节 氢原子的光谱与能级结构
一、光谱
复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散 开的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案
观察光谱实验
1. 实 验
玻璃管充进氢气
连续光谱经过氢气的光谱
2. 氢原子的光谱图
(紫绿色） Hδ 410.1nm
Hγ
(青色）
Hβ
(蓝绿色）
Hα
(红色）
434.0nm
n 2， 3 ,4 ,
帕邢线系
n 4 ,5 , 6 ,
布喇开系
1 1 R 2 2 n 4 1
n 5 , 6 ,7 ，
n 6 ,7 ， 8，
普丰特线系
1 1 R 2 2 n 5 1
二、玻尔理论对氢原光光谱的解释
486.1nm
652.2nm λ/nm
特点 1.几种特定频率的光 2.光谱是分立的亮线
原子光谱
每一种光谱-------印记
每一种原子都有自己特定的原子光谱，不同原子，其原子 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ谱均不同
巴尔末的研究氢原子光谱
（可见光区）
R
E1 hc
（里德伯常数：R=1.09677581×107m-1)
巴尔末公式
无机保温砂浆材料保温系统适用于各种墙体基层材质，各种形状复杂墙体的保温。全封闭、无接缝、无空腔，没有冷热桥产生。 并且不但做外墙外保温还可以做外墙内保温，或者外墙内外同时保温，及屋顶的保温和地热的隔热层，为节能体系的设计提供 一定的灵活性。 4、绿色环保无公害：无机保温砂浆材料保温系统无毒、无味、无放射性污染，对环境和人体无害，同时其大量推广使用可以 利用部分工业废渣及低品级建筑材料，具有良好的综合利用环境保护效益。 ； / 保温涂料 kfh85ndg 强度高：无机保温砂浆材料保温系统与基层粘结强度高，不易产生裂纹及空鼓。这一点在国内所有的保温材料相比具有一定的 技术优势。6、防火阻燃安全性好，用户放心：无机保温砂浆材料保温系统防火不燃烧。可广泛用于密集型住宅、公共建筑、 大型公共场所、易燃易爆场所、对防火要求严格场所。还可作为放火隔离带施工，提高建筑防火标准。
原子物理学高考知识点
原子物理学高考知识点在物理学中，原子物理学是一个重要的领域，也是高考物理考试中的重点内容之一。
原子物理学研究原子的结构、性质和相互作用，对于理解物质的微观世界具有重要意义。
1. 原子的基本结构原子是物质的最小单位，由原子核和围绕核运动的电子组成。
原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子不带电荷。
电子带负电荷，数量与原子核中质子的数量相等，保持整体电荷平衡。
2. 能级结构和电子排布规律在原子内部，电子按照一定的能级排布。
能级越靠近原子核，对应的能量越低。
电子按照能量从低到高的顺序填充能级，遵循“能量最低原理”和“泡利不相容原理”。
能量最低原理指的是，电子总是先填充最低的可用能级。
泡利不相容原理指的是，一个能级上最多只能容纳两个电子，且它们的自旋方向相反。
3. 原子光谱原子在不同能级之间发生跃迁时，会吸收或者发射光子，形成光谱。
原子光谱分为连续光谱和线状光谱。
连续光谱是指光的波长连续分布的光谱，常见于加热的固体或者液体物质。
线状光谱是指光的波长呈现不连续的离散光谱，常见于气体或者稀薄原子蒸汽。
4. 原子核的稳定性原子核中的质子带正电荷，质子之间相互排斥，所以原子核内的质子数量过多时，核内部的作用力无法维持核的稳定。
中子的存在对于核的稳定性至关重要，可以中和质子之间的排斥力。
稳定的原子核通常满足“质子数目近似等于中子数目”或者“原子序数小于等于20或者大于82”的条件。
5. 原子核的衰变不稳定的原子核会发生衰变，以减少能量和提高稳定性。
常见的衰变方式有α衰变、β衰变和γ衰变。
α衰变是指原子核放出一个α粒子，即一个氦离子核，减少两个质子和两个中子。
β衰变又分为正电子β衰变和电子β衰变，分别是通过放射一个正电子和放射一个电子来减少质子或者中子。
γ衰变是指原子核放出γ射线，减少能量。
衰变过程中，原子核会发生变化，从一个元素转变成另一个元素。
6. 原子核的聚变和裂变原子核的聚变是指两个轻原子核结合成一个较重的原子核，释放出巨大的能量。
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:
高中物理课件第2章 第4节 氢原子光谱与能级结构
[后思考]
被测电阻值越大，流过电流表表头的电流越小，电流的大小与被测电阻的阻
值成反比，这种说法对吗？为什么？
【提示】
电流I＝
E Rx＋R＋Rg＋r
，Rx越大，电流越小，但二者不是反比关
系．
[合作探讨]
甲
乙
丙
图2-8-2
如图2-8-2所示，甲、乙、丙分别为欧姆表红黑表笔短接、红黑表笔断开、被
测电阻为Rx所对应的电路图．
[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．
[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．
[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
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1．氢原子在某三个相邻能级间跃迁时，可发出三种不同波长的辐射光。
已知其中的两个波长分别为λ1和λ2，且λ1
＞λ2，则另一个波长可能是（ ）
A ．λ1＋λ2
B ．λ1-λ2
C ．2121λλλλ+
D ．2
121λλλλ-
4、在卢瑟福α粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是其中两个α粒
子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是____。
（填选图下方的字母）
5、根据玻尔原子结构理论，氦离子（He +）的能级图如题图所示。
电子处在n=3轨道上比
处在n=5轨道上离氦核的距离_______ （选填“近”或“远”）。
当大量He +
处在n=4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有______条。
6．一个氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级，该氢原子
A ．放出光子，能量增加
B ．放出光子，能量减少
C ．吸收光子，能量增加
D ．吸收光子，能量减少
7．如图为氢原子能级示意图的一部分，则氢原子
A ．从4n =能级跃迁到3n =能级比从3n =能级跃迁到2n =能级辐射出电磁波的波长长
B ．从5n =能级跃迁到1n =能级比从5n =能级跃迁到4n =能级辐射出电磁波的速度大
C ．处于不同能级时，核外电子在各处出现的概率是一样的
D ．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量
8、 氢原子第n 能级的能量为E n =E 1n 2，其中E 1为基态能量。
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
=__1:4______。
9、如图所示是某原子的能级图，a 、b 、c 为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是 。
10、已知氢原子的基态能量为E 1，激发态能量E n ＝E 1/n 2，其中n ＝2,3…。
用h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速。
能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为
A 、－4hc 3E 1
B 、－2hc E 1
C 、－4hc E 1
D 、－9hc
E 1
11、按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量__________(选填“越大”或“越小”)。
已知氢原子的基态能量为E 1(E 1<0)，电子质量为m ，基态氢原子中的电子吸收一频率为υ的光子被电离后，电子速度大小为___________(普朗克常量为h )。
12．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
E 3 E 2
E 1 b c a A a c b B c b a C a
b c D n
E n /eV 0 -0.85 -1.51 -3.4 -13.6 ∞ 4 3
2 1
5 -0.54
13.氢原子从能级m 跃迁到能级n 时辐射红光的频率为ν1，从能级n 跃迁到能级k 时吸收紫光的频率为ν2，已知普朗克常量为h ，若氢原子从能级k 跃迁到能级m ，则
A. 吸收光子的能量为h ν1+h ν 2
B.辐射光子的能量为h ν1+h ν 2
C. 吸收光子的能量为h ν1–h ν 2
D.辐射光子的能量为h ν2–h ν1
14．下列能揭示原子具有核式结构的实验是
A. 光电效应实验
B. 伦琴射线的发现
C. α粒子散射实验
D. 氢原子光谱的发现
15.欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是( )
①用10.2 eV 的光子照射；②用11 eV 的光子照射；③用14 eV 的光子照射；④用动能为11 eV 的电子碰撞．
A ．①②③
B ．①③④
C ．②③④
D ．①②④
16、已知氢原子处在第一、第二激发态的能级分别为-3.4eV 和-1.51eV ， 金属钠的截止频率为5.53×1014Hz, 普朗克常量h=6.63×10-34J s.请通过计算判断，氢原子从第二激发态跃迁到第一激发态过程中发出的光照射金属钠板， 能否发生光电效应。
处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为
A ．红、蓝、靛
B 。
黄、绿
C 、红、紫
D 蓝—靛、紫
20、能量为i E 的光子照射基态氢原子，刚好可使该原子中的电子成为自由电子．这一能 i E 称为氢的电离能．现用一频率为ν的光子从基态氢原子中击出了一电子，该电子在远离核以后速度的大小为_______________（用光子频率ν、电子质量m 、氢原子的电离能i E 和普朗克常量h 表示）。
21.氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为1λ=0.6328µm，2λ=3.39µm，已
知波长为1λ的激光是氖原子在能级间隔为1E ∆=1.96eV 的两个能级之间跃迁产生的。
用2
E ∆表示产生波长为2λ的激光所对应的跃迁的能级间隔，则2E ∆的近似值为
A.10.50eV
B.0.98eV
C. 0.53eV
D. 0.36eV
22. 氢原子的部分能级如图所示。
已知可见光的光子能量在1.62eV 到3.11eV 之间。
由此可推知, 氢原子
A. 从高能级向n=1能级跃迁时发出的光的波长比可见光的短
B. 从高能级向n=2能级跃迁时发出的光均为可见光
C. 从高能级向n=3能级跃迁时发出的光的频率比可见光的高
D. 从n=3能级向n=2能级跃迁时发出的光为可见光
23. 有一群氢原子处于量子数n ＝4的激发态中，能发出几种频率的光子？其中最高频率、最低频率各为多少？ 若有一个氢原子处于量子数n ＝4的激发态时，最多能发出几种频率的光子？
24. 当用具有1.87 eV 能量的光子照射n ＝3激发态的氢原子时，氢原子( )
A ．不会吸收这个光子
B ．吸收该光子后被电离，电离后的动能为0.36 eV
C ．吸收该光子后被电离，电离后电子的动能为零
D ．吸收该光子后不会被电离
25. 用大量具有一定能量的电子轰击大量处于基态的氢原子，观测到了一定数目的光谱线．调高电子的能量再次进行观测，发现光谱线的数目比原来增加了5条．用Δn 表示两次观测中最高激发态的量子数之差，E 表示调高后电子的能量．根据氢原子的能级图(如图1所示)可以判断，Δn 和E 的可能值为( )
A ．Δn ＝1,13.22 eV<E <13.32 eV
B ．Δn ＝2,13.22 eV<E <13.32 eV
C ．Δn ＝1,12.75 eV<E <13.06 eV
D ．Δn ＝2,12.75 eV<
E <13.06 eV。