§183氢原子光谱解析
近代物理实验-氢原子光谱
近代物理实验——氢原子光谱一、 实验简介光谱线系的规律与原子结构有内在的联系,因此,原子光谱是研究原子结构的一种重要方法.1885年巴尔末总结了人们对氢光谱的测量结果,发现了氢光谱的规律,提出了著名的巴尔末公式,氢光谱规律的发现为玻尔理论的建立提供了坚实的实验基础.1932年尤里根据里德伯常数随原子核质量不同而变化的规律,对重氢赖曼线系进行摄谱分析,发现氢的同位素——氘的存在.通过巴尔末公式求得的里德伯常数是物理学中少数几个最精确的常数之一,成为检验原理论可靠性的标准和测量其它基本物理常数的依据.原子光谱的观测，为量子理论的建立提供了坚实的实验基础。
Johannes Rober Rydberg Johann Jakob Balmer 1825 ～1898 1854～1919瑞士数学兼物理学家 瑞典物理学家、数学家，光谱学的奠基人之一二、 实验目的1.测量氢原子光谱中巴尔末线系的几条谱线的波长，并将在空气中的波长修正为真空中的波长。
2.测量计算各谱线的里德伯常数RH ，并求其平均值或用线性拟和的方法求出RH 。
3.学习多功能组合光谱仪的使用。
三、实验原理在量子化的原子体系中，原子能量状态1E ,2E …为一系列分立的值，原子的每一个能量状态称为原子的一个能级。
原子的最低能级称为原子的基态，高于基态的其余各能级称为原子的激发态。
处于高能级的原子，总是会自发跃迁到低能级，并发射出光子。
设光子能量为ε ，频率为ν，高能级为2E ，低能极为1E ，则2121,.E E h E E hενν-==-=由于原子能级是分立的，所以原子由高能级向低能级跃迁时，会发射一些特定频率的光子，在分光仪上表现为一条条分立的光谱线，称为“线状光谱”或“原子光谱”。
波长λ的倒数是波数，它的值由巴耳末公式决定。
对于H 原子有2212111,H HR n n λ⎛⎫=- ⎪ ⎪⎝⎭（2-1-1）式中H R 为H 原子的里德伯常量，H R =1.096776⨯107m-1。
18.3 氢原子光谱(45张PPT)
分布。
C 在研究太阳光谱时发现太阳光谱中有许多暗线, 这说明了太阳内部缺少对应的元素。
D 在研究太阳光谱时发现太阳光谱中有许多暗线, 这些暗线与某些元素的特征谱线相对应，这说明 了太阳大气层内存在对应的元素。
随堂练习
1. 对原子光谱，下列说法正确 的是(ACD)．
A．原子光谱是不连续的
B．由于原子都是由原子核 和电子组成的，所以各种原 子的原子光谱是相同的
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．
（5）意义：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构。
------光谱分析还为深入原子世界打开了道路。近代原 子物理学正式从原子光谱的研究中开始的。
研究原子结构规律有两条途径：
1.利用高能粒子轰击原子—轰出未知粒子来 研究(高能物理)；
σ其它谱系
三、经典理论的困难
三、经典理论的困难
卢瑟福的原子核式模型正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子散射实验。
卢瑟福原子核式模型无法解释原子光谱的分立特征
原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾
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，频率不变
《波尔的原子模型》预习问题:
【问题1】什么是轨道量子化?什么是能量量子化? 【问题2】什么是能级？什么是基态?什么是激发态? 【问题3】什么是跃迁？什么是频率条件? 【问题4】画出氢原子n=1、2、3、4的能级图。
谱是线状谱
太阳光谱是吸收光谱，不连续 稀薄的氢气和钠蒸汽产生 的是原子光谱为线状谱
白光通过钠蒸汽产生的光谱是
氢原子光谱优秀课件
令
T
(m)
R m2
,
T
(n)
R n2
1 T (m) T (n)
T (m),T (n) 称为光谱项。
三、经典理论旳困难
卢瑟福原子核式模型正确地指出了原子核旳存 在，很好地解释了α粒子散射试验。但是。经 典物理学既无法解释原子旳稳定性，又无法解 释原子光谱旳分立特征。
按经典物理学电子绕核旋转，作加速运动，电子 将不断向四面辐射电磁波，它旳能量不断减小， 从而将逐渐接近原子核，最终落入原子核中。但 实际上原子是个稳定旳系统。
还 有 三
布喇开系
1
R
1 42
1 n2
n 5,6,7，
个 线 系
普丰特系
1
R
1 52
1 n2
n 6,7，8，
氢原子光谱不是不相关旳，而是有内在联络旳。体现在 其波数可用一普遍公式来表达：1 NhomakorabeaR
1
m
2
1 n2
其 中
m 1,2,3
n m 1, m 2, m 3,
相应一种m构成一种谱线系 每一谱线旳波数都等于两项旳差数
二、光谱分类：
1.发射光谱：物体发光直接产生旳光谱叫做发射光谱。
发射光谱可分为两类：连续谱和线状谱。
2.吸收光谱：
特点：在连续谱上 缺失了某些成份旳光
此光谱图有何特点？
成因：高温物体发出旳白光（其中包括连续分布旳一切 波长旳光）经过物质时，某些波长旳光被物质吸收后产 生旳光谱，叫做吸收光谱。
3.发射光谱与吸收光谱旳相应关系：
轨道及转动频率不断变化，辐射电磁波频率 也是连续旳， 原子光谱应是连续旳光谱。而 实际上看到旳是分立旳线状谱。
这些矛盾阐明尽管经典物理学理论能够很好地 应用宏观物休，但它不能解释原子世界旳现象， 引入新观念是必要旳。
高中物理 18.3氢原子光谱详解
高中物理 | 18.3氢原子光谱详解氢原子光谱早在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。
光谱光谱是电磁辐射(不论是在可见光区域还是在不可见光区域)的波长成分和强度分布的记录。
有时只是波长成分的记录。
1发射光谱定义：物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。
分类：发射光谱可分为两类：连续光谱和明线光谱。
连续光谱连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱。
炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱。
例如白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱。
明线光谱只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱。
明线光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。
稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱。
明线光谱是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子的光谱。
实践证明，原子不同，发射的明线光谱也不同，每种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光，因此明线光谱的谱线也叫原子的特征谱线。
2吸收光谱高温物体发出的白光(其中包含连续分布的一切波长的光)通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。
各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的原子的发射光谱中的一条明线相对应。
这表明，低温气体原子吸收的光，恰好就是这种原子在高温时发出的光。
因此吸收光谱中的暗谱线，也是原子的特征谱线。
太阳的光谱是吸收光谱。
3 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的化学组成。
这种方法叫做光谱分析。
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构。
氢原子光谱氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
巴耳末公式：经典理论的困难卢瑟福原子核式模型正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子散射实验。
但是。
经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征。
按经典物理学电子绕核旋转，做加速运动，电子将不断向四周辐射电磁波，它的能量不断减小，从而将逐渐靠近原子核，最后落入原子核中。
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。
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
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 子辐射的电磁波的问题， 局限性． 局限性．
同时又应用了“轨道” 同时又应用了“轨道” 等经典概念和有关牛 顿力学规律
在解决核外电子的运动 时成功引入了量子化的 观念 除了氢原子光谱外 除了氢原子光谱外， 除了氢原子光谱外，在解 决其他问题上遇到了很大的困 难．
答案： 答案：A
4、根据玻尔理论，氢原子的电子由外层 、根据玻尔理论， 轨道跃迁到内层轨道后 A、原子的能量增加，电子的动能减少 、原子的能量增加， B、原子的能量增加，电子的动能增加 、原子的能量增加， C、原子的能量减少，电子的动能减少 、原子的能量减少， D、原子的能量减少，电子的动能增加 、原子的能量减少，
E1 = −13.6eV
nLeabharlann n2这表明电子在外轨道的能级高于电子在内轨道时的 能级。 能级。又根据原子由 高能级向低能级跃迁要放出一 个光子， 个光子，原子由低能级向高能级跃迁要吸收一个光子 可见， 。可见，原子放出光子是电子由外轨道向内轨道跃迁 原子吸收光子是电子由内轨道向外轨道跃迁。 ，原子吸收光子是电子由内轨道向外轨道跃迁。
跃迁到n=4的能级时，辐射的光子的频 的能级时， 从n=5跃迁到 跃迁到 的能级时 率最小， 率最小，
课堂练习
1、玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有 、 A、原子处于称为定态的能量状态时 ， 虽然电子做加 、 原子处于称为定态的能量状态时， 速运动， 速运动，但并不向外辐射能量 B、原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核 、 运动相对应， 运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的 C、电子从一个轨道跃迁到另一轨道时 ， 辐射 （ 或吸 、 电子从一个轨道跃迁到另一轨道时，辐射（ 收）一定频率的光子 D、电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆 、 周运动的频率
最新人教版高中物理选修3-5：18.3 氢原子光谱 知识点总结及课时练习
3氢原子光谱记一记氢原子光谱知识体系1个公式——巴耳末公式2种谱线——线状谱、连续谱1个实验规律——氢原子光谱实验规律辨一辨1.各种原子的发射光谱都是线状谱，并且只能发出几个特定的频率．(√)2．可以利用光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分．(√) 3．光是由原子核内部的电子运动产生的，光谱研究是探索原子核内部结构的一条重要途径．(×)4．稀薄气体的分子在强电场的作用下会变成导体并发光．(√) 5．巴耳末公式中的n既可以取整数也可以取小数．(×)想一想1.什么是光谱？研究光谱对了解原子结构有什么作用？提示：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长和强度分布记录．许多情况下光是由原子内部电子运动产生的，因此光研究是探索原子结构的一条重要途径．2．经典理论在解释氢原子光谱时遇到了什么困难？提示：经典物理学无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征．3．仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？氢原子光谱的谱线波长具有什么规律？提示：氢原子光谱从左向右谱线间的距离越来越大．氢原子光谱的谱线波长符合巴耳末公式．思考感悟：练一练1.(多选)下列物质中产生线状谱的是()A．炽热的钢水B．发光的日光灯管C．点燃的蜡烛D．极光解析：炽热的钢水、点燃的蜡烛能产生连续谱，发光的日光灯管能产生水银蒸气的线状谱，极光是宇宙射线激发的气体发光，能产生线状谱，选项B、D正确．答案：BD2．关于光谱，下列说法正确的是()A．一切光源发出的光谱都是连续谱B．一切光源发出的光谱都是线状谱C．稀薄气体发出的光谱是线状谱D．作光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质和确定物质的化学组成解析：不同光源发出的光谱有连续谱，也有线状谱，故A、B 错误；稀薄气体发出的光谱是线状谱，C正确；只有应用线状谱才可以进行光谱分析，D错误．答案：C3．(多选)要得到钠元素的特征谱线，下列做法正确的是() A．使固体钠在空气中燃烧B．将固体钠高温加热成稀薄钠蒸气C．使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸气D．使炽热固体发出的白光通过高温钠蒸气解析：炽热固体发出的是连续谱，燃烧固体钠不能得到特征谱线，A错误；稀薄气体发光产生线状谱，B正确；强烈的白光通过低温钠蒸气时，某些波长的光被吸收产生钠的吸收光谱，C 正确，D错误．答案：BC4．根据巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)讨论，随着n的增大，氢原子所发出的光的波长如何变化？光子的能量如何变化？解析：随着n的增大，由巴耳末公式可得波长越小，再由波长与频率的关系，频率与光子能量的关系，可得随着n的增大，光子的能量越大．答案：见解析要点一对光谱和光谱分析的理解1.(多选)关于光谱，下列说法正确的是()A．炽热的液体发射连续谱B．发射光谱一定是连续谱C．线状谱和吸收光谱都可以对物质成分进行分析D．霓虹灯发光形成的光谱是线状谱解析：炽热的液体发射的光谱为连续谱，选项A正确．发射光谱可以是连续谱也可以是线状谱，选项B错误．线状谱和吸收光谱都对应某种元素的光谱，都可以对物质成分进行分析，选项C 正确．霓虹灯发光形成的光谱是线状谱，选项D正确．答案：ACD2．下列说法正确的是()A．线状谱中的亮线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线B．各种原子的线状谱中的明线和它吸收光谱中的暗线必定一一对应C．气体发出的光只能产生线状谱D．甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气形成了甲物质的吸收光谱解析：吸收光谱中的暗线和线状谱中的明线相对应，都是特征谱线，但通常吸收光谱中的暗线要比线状光谱中的明线少，所以A正确，B错误；气体发光，若为高压气体则产生连续谱，若为稀薄气体则产生线状谱，所以C错误；甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气形成了乙物质的吸收光谱，所以D错误，综上所述，应选A.答案：A3．[2019·江苏期末](多选)对原子光谱，下列说法正确的是()A．线状谱和吸收光谱可用于光谱分析B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的C．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同D．发射光谱可以用来鉴别物质中含哪些元素解析：线状谱和吸收光谱都含有原子的特征谱线，因此可用于光谱分析，A正确；各种原子都有自己的特征谱线，故B错误，C正确；发射光谱分为线状谱和连续谱，对线状谱进行光谱分析可鉴别物质组成，连续谱不能用于光谱分析，D错误．答案：AC4．(多选)通过光栅或棱镜获得物质发光的光谱，光谱() A．按光的波长顺序排列B．按光的频率顺序排列C．按光子质量的大小排列D．按光子能量的大小排列解析：由于光谱是将光按波长展开，而波长与频率相对应，故A、B正确；光子没有质量，故C错误；由爱因斯坦的光子说可知，光子的能量与光子频率相对应，D正确．答案：ABD要点二氢原子光谱的规律应用5.[2019·通州月考]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为()A.2027 B.2720C.23 D.32解析：由1λ＝R(122－1n2)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：B6．(多选)下列关于巴耳末公式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只能取不小于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱D．公式不但适用于氢原子光谱的分析，也适用于其他原子的光谱解析：此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的四条谱线中得到的，只适用于氢原子光谱的分析，A对，D错；公式中n只能取大于等于3的整数，λ不能连续取值，故氢原子光谱是线状谱，B错，C对．答案：AC7．[2019·湛江检测]如图甲所示的a、b、c、d为四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为()A．a元素B．b元素C．c元素D．d元素解析：把矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，b 元素的谱线在该线状谱中不存在，故选项B正确，与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中缺少该元素．答案：B8．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×(122－132) m－1解得λ1＝6.55×10－7 m.当n＝∞时，波长最短，1λ2＝R(122－1n2)＝R×14，λ2＝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基础达标1.白炽灯发光产生的光谱是()A．连续光谱B．明线光谱C．原子光谱D．吸收光谱解析：白炽灯发光是由于灯丝在炽热状态下发出光，是连续光谱．A正确，B、C、D错误．答案：A2．[2019·万州检测](多选)对于光谱，下面的说法中正确的是()A．连续光谱和线状光谱都是发射光谱B．线状谱由不连续的若干波长的光组成C．太阳光谱是连续谱D．太阳光谱是线状谱解析：吸收光谱也是线状谱，原子光谱体现原子的特征，是线状谱，同一种原子无论多少，发光特征都相同，即形成的线状谱都一样，故A错；B项是线状谱的特征，故B正确；太阳周围的低温蒸气吸收了相应频率的光，故太阳光谱是线状谱，故D对，C错．答案：BD3．(多选)关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是() A．光谱包括连续谱和线状谱B．太阳光谱是连续谱，氢光谱是线状谱C．线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析D．光谱分析帮助人们发现了许多新元素解析：光谱包括连续谱和线状谱，线状谱可用作光谱分析，太阳光谱是吸收光谱，光谱分析可以发现新元素和鉴定物质成分．故正确答案为A、C、D.答案：ACD4．氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为()A.59 B.49C.79 D.29解析：由巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)，n＝3,4,5，…当n＝∞时，最小波长1λ1＝R 122，当n＝3时，最大波长1λ2＝R(122－132)，得λ1λ2＝59，选项A正确．答案：A5．(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()A．经典电磁理论可以解释原子的稳定性B．根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断地释放能量，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．对氢原子光谱的分析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，电子会不断地释放能量，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．对氢原子光谱的分析只是证明经典电磁理论不适用于对微观现象的解释，并没有完全否定经典电磁理论．综上，选项B、C正确．答案：BC6．太阳的光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线．产生这些暗线是由于()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：太阳光谱中的暗线是由于太阳内部发出的强光经过温度较低的太阳大气层时产生的，表明太阳大气层中含有与这些特征谱线相对应的元素，故选项C正确．答案：C7．[2019·河南周口月考]下列对氢原子光谱实验规律的认识中，正确的是()A．因为氢原子核外只有一个电子，所以氢原子只能产生一种波长的光B．氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线C．氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线D．氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关解析：氢原子发射的光的波长取决于光子的能量E，由于氢原子发射的光子的能量E＝E n－E m(下一节将学到)，所以发射的光子的能量是不连续的，故氢原子只能产生特定波长的光，即氢原子产生的光谱是一系列不连续的谱线，故A、D错误，B正确．光谱是不连续的，与亮度无关，故C错误．答案：B8．(多选)关于巴耳末公式，下列说法正确的是()A．巴耳末依据原子的核式结构理论总结出巴耳末公式B．巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性C．巴耳末依据氢原子光谱的分析总结出巴耳末公式D．巴耳末公式准确反映了氢原子光谱在可见光区的实际情况，其波长的分立值并不是人为规定的解析：巴耳末是利用当时已知的、在可见光区的4条谱线分析总结出来的巴耳末公式，并不是依据原子的核式结构理论总结出来的，巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，也就是氢原子实际只发出若干特定频率的光，由此可知C、D正确．答案：CD9．[2019·湖南岳阳模拟]关于巴耳末公式：1λ＝R(122－1n2)(n＝3,4,5，…)，理解正确的是()A．式中n只能取整数，R称为巴耳末常量B．巴耳末系的4条谱线位于红外区C．在巴耳末系中n值越大，对应的波长λ越短D．巴耳末系的4条谱线是氢原子从n＝2的能级向n＝3、4、5、6能级跃迁时辐射产生的解析：巴耳末公式中n为量子数，不可以取任意值，只能取整数，且n≥3，式中R叫做里德伯常量，故A错误；巴耳末系的4条谱线位于可见光区，故B错误；根据巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)，可知n值越大，对应的波长λ越短，故C正确；公式只适用于氢原子从n≥3的能级向n＝2的能级跃迁时发出的光谱，故D错误．答案：C10．(多选)下列关于特征谱线的几种说法，正确的有()A．明线光谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线B．明线光谱中的明线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不是特征谱线C．明线光谱中的明线不是特征谱线，吸收光谱中的暗线是特征谱线D．同一元素的明线光谱的明线与吸收光谱的暗线是相对应的E．每种原子都有自己的特征谱线，可以用其来鉴别物质解析：明线光谱中的明线与吸收光谱中的暗线均为特征谱线，并且实验表明各种元素吸收光谱中的每一条暗线都跟这种原子的明线光谱中的一条明线相对应，A 、D 正确，每种原子都有自己的特征谱线，可以用其来鉴别物质，E 正确．答案：ADE能力达标11.可见光的波长范围为400～700 nm ，根据巴耳末公式1λ＝R (122－1n 2)，当n 取何值时氢原子所发出的光用肉眼能直接观察到？(R ＝1.10×107 m －1)解析：把波长等于400 nm ，代入巴耳末公式可得，n ＝6.7，把波长等于700 nm ，代入巴耳末公式可得，n ＝2.9，而n 只能取整数，所以n ＝3,4,5,6时氢原子发出的光用肉眼直接观察的到．答案：3,4,5,612．氢原子光谱除了巴耳末系外，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.已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域．(1)n ＝6时，对应的波长为多少？(2)帕邢系的氢原子光谱谱线对应的波在真空中的波速为多少？n ＝6时，传播频率为多大？解析：(1)根据帕邢系公式1λ＝R (132－1n 2)当n ＝6时，有λ≈1.09×10－6 m.(2)帕邢系形成的谱线在红外线区域，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/sν＝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 Hz13．在可见光范围内氢原子发光的波长最长的2条谱线所对应的n .(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？(3)氢原子光谱有什么特点？解析：(1)设当n＝3,4时，氢原子发光所对应的波长分别为λ1、λ2，由巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)(n＝3,4,5…)知当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)当n＝3时，对应着氢原子巴耳末系中的波长最长，即为λ1，因此ε1＝h cλ1＝6.63×10－34×3×1086.5×10－7J＝3.06×10－19 J.(3)除巴耳末系外，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，即1λ＝R(1a2－1n2)，其中a分别为1,3,4…对应不同的线系，由此可知氢原子光谱是由一系列线系组成的不连续的线状谱．答案：(1)6.5×10－7 m 4.8×10－7 m(2)3.06×10－19 J(3)由一系列线系组成的不连续的线状谱。
氢原子光谱和波长
氢原子光谱和波长氢原子光谱是一种极其复杂的物理现象，它可以被用来研究氢原子的能量状态，以及物质的宇宙运动规律。
氢原子光谱应用的极广泛，几乎可以用来研究和描述宇宙中的任何物质。
氢原子光谱的研究也给我们提供了宝贵的信息，有助于我们深入理解物质的本质，以及将来能够掌握新的自然规律。
氢原子光谱的研究基础一般是对氢原子的能量状态进行分析。
一般来说，氢原子具有不同的能量级，当外部的电场或热激发作用时，其能量级会有不同的跃迁变化，从而产生出相应的光谱特征。
氢原子光谱主要由7条线组成，分别是B线、C紫外线、紫红外线、太阳红外线、零级线、单级线以及对应的红外线。
每条线都有独特的波长，同时可以用来标识每条线的光谱特征。
B线波长为21厘米，它是氢原子发射最明显的线，可在背景电离辐射中非常容易发现。
C紫外线的波长为0.097微米，它可以用来测量氢原子的电子结构，也可以用来测量氢原子的外层电子的向外跃迁的能量。
紫红外线波长为120厘米，它是氢原子低能量状态的一种特征，可以用来反映氢原子的外层电子向内跃迁的能量。
太阳红外线波长为0.7微米，它可以被用来探测太阳的特征，包括太阳的温度、物质特性和发射的颜色。
零级线的波长为121.6厘米，它是氢原子自身的一种特征，描述了氢原子的电子结构及能量状态。
单级线的波长有多种不同的频率，它可以用来直接测量氢原子的外层电子的跃迁能量。
最后，红外线波长为0.1微米，它可以用来检测氢原子的热激发状态，以及可以用来探测太阳系中物质的状态和分布。
总之，氢原子光谱及其对应的波长对于研究氢原子的能量状态和电子结构非常重要。
它既可以用来描述宇宙中物质的运动规律，又能提供我们宝贵的信息，可以帮助我们理解物质的本质以及未来可能出现的新的自然规律。
氢原子吸收光谱
氢原子吸收光谱氢原子的吸收光谱是指氢原子在吸收外部能量后发生能级跃迁时所产生的光谱。
氢原子的吸收光谱提供了深入了解氢原子内部结构和能级之间的跃迁过程的重要信息。
下面是关于氢原子吸收光谱的一般性信息：1. 氢原子能级结构：氢原子的能级结构是由一系列电子能级组成的，这些能级包括基态（最低能级）和激发态（高能级）。
电子可以通过吸收或发射光子来从一个能级跃迁到另一个能级。
2. 玻尔模型：尼尔斯·玻尔提出的玻尔模型是描述氢原子能级的经典模型。
根据这个模型，氢原子的能级与电子的轨道半径有关，而电子在这些轨道上只能具有特定的能量。
3. 布喇格方程：布喇格方程描述了波的性质，包括电子波函数。
通过求解布喇格方程，可以得到氢原子的允许能级。
4. 吸收光谱的产生：当氢原子吸收外部能量时（例如光子），电子会从低能级跃迁到高能级。
这个跃迁的过程伴随着光的吸收，产生吸收光谱。
5. 巴尔末系列：氢原子的巴尔末系列是指电子从高能级跃迁到第二能级（n=2）时产生的谱线。
巴尔末系列包括巴尔末α、巴尔末β等。
6. 朗道－卢瑟福散射：朗道－卢瑟福散射是研究原子结构的重要实验方法。
通过测量散射光的角度和能量，可以推断出原子的内部结构。
7. 量子力学描述：量子力学提供了对氢原子能级和电子跃迁的更精确描述。
薛定谔方程是描述氢原子体系的基本方程。
8. 氢光谱学的应用：氢光谱学的研究不仅提供了对氢原子内部结构的理解，还为分析其他原子和分子的光谱学提供了基础。
结论：氢原子吸收光谱的研究对于理解原子结构、光谱学基础和量子力学等领域都有重要的意义。
通过分析吸收光谱，科学家们能够深入探讨原子内部的能级跃迁过程，为量子理论的发展和实验技术的进步提供了关键信息。
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。
183氢原子光谱
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
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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，…
17.3 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论2
巴尔末（ 巴尔末（Balmer）系 ） 赖曼（ 赖曼（Lyman）系 ） + 普芳德（ 普芳德（Pfund）系 ）
n=1 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6
帕邢（ 帕邢（paschen）系 ）
布喇开（ 布喇开（Brackett）系 ）
三. 弗兰克 — 赫兹实验
按照玻尔（Bohr）理论，在原子内存在一系列分立的能级 分立的能级. ● 按照玻尔（Bohr）理论，在原子内存在一系列分立的能级. 1914年 夫兰克和赫兹（Frank德国物理学家) ● 1914年,夫兰克和赫兹（Frank-Hertz,德国物理学家) 进行了电子轰击汞原子的实验， 进行了电子轰击汞原子的实验， 证明了原子内部的能级的确是分立的。 证明了原子内部的能级的确是分立的。 充汞原子蒸汽 电子由阴级K发出， 电子由阴级K发出， 与栅极G之间有加速电场， K与栅极G之间有加速电场， 与接收极A之间有减速电场。 G与接收极A之间有减速电场。
h 角动量量子化假设 L = mvr = n = nh 2π
r
r v
2、玻尔对氢原子的诠释
1 e v 库仑力提供向心力 2 =m 4πε0 r r 由上两式得, 由上两式得, 第 n 个定态的轨道半径为 ε0h2 ) = n2r1 n = 1,2,3,L rn = n2 ( r2=4r1 πme 2 2 1 e r3=9r1 玻尔半径 r1 = 0.0529 nm E1 = 8πε0 r1 定态能量: 定态能量: 2 E1 -13.6 eV 1 e2 1 2 1 e2 1 e = 2 =− En = mv − =− 2 8πε0 n r1 n 2 4πε0 rn 8πε0 rn
（2） 跃迁假设 ）
原子从一个定态跃迁到另一定态， 原子从一个定态跃迁到另一定态，会 E 跃迁到另一定态 k 发射或吸收频率为 的一个光子
18.3氢原子光谱
原子光谱
每一种原子都有自己特定的原子光谱，不同原子， 每一种原子都有自己特定的原子光谱，不同原子，其原子 光谱均不同
光谱分析： 光谱分析：
1、光谱分析：每一种元素都有自己的特征谱线，因此可以根 光谱分析：每一种元素都有自己的特征谱线， 据光谱来鉴别物质 确定它的化学组成。这种方法叫做光谱分析。 鉴别物质和 据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成。这种方法叫做光谱分析。 2、光谱分析的的原理： 光谱分析的的原理： 利用发射光谱中的明线光谱 吸收光谱。 发射光谱中的明线光谱和 利用发射光谱中的明线光谱和吸收光谱。 3、光谱分析的优点：非常灵敏而且迅速。 光谱分析的优点：非常灵敏而且迅速。 样本中一种元素的含量达到10 时就可以被检测到。 样本中一种元素的含量达到 -10g时就可以被检测到。 时就可以被检测到 4、光谱分析的应用： 光谱分析的应用： 发现新元素和研究天体的化学组成 新元素和研究天体的化学组成。 发现新元素和研究天体的化学组成。
2. 吸收光谱
观察 现象 光谱区域存在一条条暗线 各种原子的吸收光谱中的每一条暗线 特点 都跟该种原子的发射光谱中的一条明 线状光谱）相对应。 线（线状光谱）相对应。 高温物体发出的白光（ 高温物体发出的白光（其中包含连 产生 续分布的一切波长的光）通过物质 续分布的一切波长的光） 时，某些波长的光被物质吸收
原子光谱是线状谱 —— 分立
产生 炽热的固体、液体及高压气体的光谱 炽热的固体、 案例 白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水 白炽灯丝发出的光、烛焰、
(2) 线状光谱 观察 现象 光谱中有一条条的亮线 —— 谱线 各条谱线对应不同波长（频率） 特点 各条谱线对应不同波长（频率）的 原子不同， 光，原子不同，发射的线状光谱也 不同，每种原子只能发出具有本身 不同， 特征的某些波长的光。 特征的某些波长的光。 原子的特征谱线 产生 稀薄气体或金属的蒸汽的发射光谱 案例 由游离状态的原子发射的
18.3氢原子光谱
辐射电磁波频率连续变化
原子光谱是线状谱 —— 分立
课堂检测： 1、在实际生活中，我们可以通过光谱分析来鉴 别物质和物质的组成成分。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哪种谱线来鉴别物 质和物质的组成成分的？( B C ) A、连续谱 B、线状谱 C、特征谱线 D、任意一种光谱
一、光谱
1、光谱的定义：
光按波长展开，获得光按波长和强度分布的 记录。
2、光谱的分类：
1）发射光谱
2）吸收光谱
①连续谱 ②线状谱
3.发射光谱： 物体发光直接产生的光谱。 （1）连续光谱（连续谱）
ห้องสมุดไป่ตู้
由连续分布的含一切波长的光组成的光谱。 ①定义： ② 产生： 炽热的固体、液体及高压气体. （如白炽灯丝、烛焰、炽热的钢水发出的光） ③特点： 整个光谱区域都是亮的。
5.下列关于光谱的说法正确的是 ( A ) A．炽热固体、液体和高压气体发出的 光谱是连续光谱 B．各种原子的线状谱中的明线和它的 吸引谱中的暗线必定一一对应 C．气体发出的光只能产生线状光谱 D．甲物质发出的白光通过低温的乙物 质蒸气可得到甲物质的吸收光谱
6.下列关于光谱和光谱分析的下列说法 正确的是 ( D ) A．日光灯产生的光谱是连续光谱 B．太阳光谱中的暗线说明太阳上缺少 与这些暗线相对应的元素 C．我们能通过光谱分析鉴别月球的物 质成份 D．连续光谱是不能用来作光谱分析的
2、关于光谱,下面说法中正确的是 ( AC) A.炽热的液体发射连续光谱 B.太阳光谱中的暗线说明太阳上缺少与 这些暗线相应的元素 C.明线光谱和暗线光谱都可用于对物质 成分进行分析 D.发射光谱一定是连续光谱
4、根据经典电磁理论，从卢瑟福原子 模型可以得到的推论是（ C ） A．原子十分稳定，原子光谱是连续谱 B．原子十分稳定，原子光谱是线状谱 C．原子很不稳定，原子光谱是连续谱 D．原子很不稳定，原子光谱是线状谱
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)
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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)
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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
氢原子光谱
(2)原子中的电子在不同轨道运动时可具有不同的能 原子中的电子在不同轨道运动时可具有不同的能 电子运动时所处的能量状态称为能级。 量，电子运动时所处的能量状态称为能级。电子 在轨道上运动时所具有的能量只能取某些不连续 的数值(电子能量是量子化的 电子能量是量子化的)。 的数值 电子能量是量子化的 。 (3)只有当电子从某一轨道跃迁到另一轨道时，才有 只有当电子从某一轨道跃迁到另一轨道时， 只有当电子从某一轨道跃迁到另一轨道时 能量的吸收或放出。当电子从能量较高的(E2)轨道 能量的吸收或放出。当电子从能量较高的 轨道 跃迁到能量较低的(E1)轨道时，原子就放出能量。 轨道时， 跃迁到能量较低的 轨道时 原子就放出能量。 放出的能量转变为一个辐射能的光子， 放出的能量转变为一个辐射能的光子，其频率可由 两个轨道的能量差决定。 两个轨道的能量差决定。
玻尔理论的要点： 玻尔理论的要点： (1)在原子中，电了不能沿着任意轨道绕核旋转， 在原子中， 在原子中 电了不能沿着任意轨道绕核旋转， 而只能沿着符合一定条件的轨道旋转。 而只能沿着符合一定条件的轨道旋转。电子在 轨道上运动时，不吸收或放出能量， 轨道上运动时，不吸收或放出能量，处于一种 稳定状态。 稳定状态。 基态: 通常原子所处的能量最低状态(电子在离核 基态: 通常原子所处的能量最低状态 电子在离核 较近,能量较低轨道上运动)。 较近,能量较低轨道上运动 。 激发态: 激发态: 原子中电子处于离核较远, 原子中电子处于离核较远,能量较高轨道 上运动的状态。 上运动的状态。
∆E EM − EN ν= = h h
式中h为普朗克常数 式中 为普朗克常数(6.626×10-34J·s) 为普朗克常数 ×
玻尔的氢原子模型的优缺点 优点： 优点：成功运用了 量子化观点； 量子化观点；成功 解释了氢原子光谱。 解释了氢原子光谱。 缺点： 缺点：没有完全摆 脱经典力学,不能说 脱经典力学 不能说 明多电子原子结构, 明多电子原子结构 因此不能完全反映 微观粒子的全部特 性和运动的规律。 性和运动的规律。 因此， 因此，被称为旧量子论 量子力学的现代概念是法国 是法国Broglie LV、德国 量子力学的现代概念是法国 、 Heisenberg w和奥地利 和奥地利Schrodinger E等创立的。 等创立的。 和奥地利 等创立的
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⑴原子的中心有一个带正电的原子核 ; ⑵它集中了原子的全部正电荷和几乎全部质量 ; ⑶电子则在核外空间运动 .
电子在核的周围怎样运动？ 它的能量怎样变化？
牛顿发现日光通过三棱镜 后的色散现象 ,并把实验中 得到的彩色光带叫做 光谱.
光谱:
用光栅或棱镜把光按波长分开 ,获得光的波长 (频率)和强度分布的记录 .
观察下列光谱有什么特点？
光谱分为 发射光谱 和吸收光谱 . 1.发射光谱: 物体发光直接产生的光谱 . (1) 连续光谱: 由连续分布的一切波长的光组成 .
特点：整个光谱区域都是亮的 . 产生：炽热的固体、液体及高压气体的光谱 . 实例：白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水 .
(2)线状光谱 (明线光谱 )
巴耳末公式
n的两层含义：
1.每一个n值分别对应一条谱线; n> 6 的光谱线大部分在紫外区 2.n只能取正整数3，4，5······,不能取连续值,反映了原子光谱波长的分立特性.
巴耳末系: 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.
除了巴耳末系,后来发现的氢光谱在红外和紫个光区的其它谱线 也都满足与巴耳末公式类似的关系式.
紫
外 线
莱曼线系
区
1
?
?
R
?1
? ?
12
?
1 n2
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n ? 2,3,4,?????
红
帕邢系
外
区
还 布喇开系 有
三
个
线 普丰特系 系
1
?
?
R
?1
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3
2
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1 n2
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1
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R
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4
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n
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R
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5
2
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1 n2
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n ? 4,5,6,?????
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矛盾说明：核式结构模型还不完善， 且从宏观现象总结出来的经典电磁理论不适用于微观现象.
课堂小结
连续谱
发射光谱
光谱
线状谱
氢
吸收光谱
原
光谱分析
子 光 谱
氢原子光谱 的实验规律
可见光区域：巴尔末公式 其它谱线
经典物理学与原子光谱的矛盾
太阳光谱是吸收光谱
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.这种方法叫做光谱分析.
实例:利用太阳光的吸收光谱可以研究太阳高层大气层所含元素.
光是原子内部电子的运动产生的,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构.
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)
光谱
发射光谱 吸收光谱
连续谱 线状谱
光谱分析
观
金属导杆
察
光
气体放电管
谱
实
验
光谱分析仪
电源
气体放电管：
玻璃管中稀薄气体的分子在强电场的作用下会电离,成为自由移动的正 负电荷,于是气体变成导体,导电时会发光.这样的装置叫做气体放电管.
氢原子是最简单的原子,其光谱也最简单.
可见光区
1885年,巴耳末对当时已知的,在可见光区的4条谱线作了分析, 发现这些谱线的波长可以用一个公式表示——巴耳末公式
特点：只含有一些不连续的亮线的光谱.
线状谱中的亮线叫谱线 ,各条谱线对应不同波长的光 .
产生：稀薄气体或金属的蒸汽的发射光谱
线状光谱由游离状态的原子发射的 ,也叫原子光谱
实例：霓虹灯发出的光
几种原子的发射光谱
1.各种原子的发射光谱都是线状光谱，说明原子只发出几种特定频率的光. 2.不同原子的亮线位置（谱线）不同，说明不同原子的发光频率不同.
因此线状光谱的谱线被称为原子的特征谱线.
3.吸收光谱
高温物体发出的白光(其中包含连续分布的一切波长的光) 通过低温物质时,某些波长的光被物质吸收后产生的光谱.
特点：光谱区域存在一条条暗线
钠原子的吸收光谱与钠原子的发射光谱有什么关系？
钠的明线光谱
原子的特征谱线
钠的吸收光谱
原子的特征谱线
各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种 原子的发射光谱 (线状光谱 )中的一条明线相对应 .
n? 6,7,8, ?????
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
原子是稳定的 原子光谱是线状谱 —— 分立
卢瑟福的核式结构模型正确地指出了原子核的存在,很好的解释了粒子的散射实验. 用经典电磁理论无法解释核式结构的原子的稳定性,也无法解释原子光谱的分立特征.