17年高考物理氢原子光谱知识点总结
《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、定义与分类氢原子光谱是指氢原子在不同能量状态之间跃迁时所发射或吸收的光谱。
它主要包括线状光谱和连续光谱。
线状光谱，也称为原子光谱，其特点是由一系列分立的、不连续的亮线组成。
而连续光谱则是包含了各种波长的光，没有明显的间隔。
2、氢原子光谱的实验发现早在 19 世纪，科学家们就通过实验观察到了氢原子光谱。
其中最为著名的是巴耳末系。
巴耳末发现氢原子光谱的可见光部分的四条谱线的波长可以用一个简单的公式来表示。
这一发现为后来对原子结构的研究奠定了基础。
3、氢原子光谱的特点氢原子光谱具有明显的规律性。
谱线的波长呈现出特定的数值，且不同谱线之间的间隔也有一定的规律。
这种规律性表明了氢原子内部能量的量子化特征，即氢原子的能量只能处于某些特定的数值，而不能连续变化。
二、玻尔的原子模型1、背景在经典物理学的框架下，无法解释氢原子光谱的规律。
为了解决这一难题，玻尔提出了新的原子模型。
2、基本假设玻尔原子模型有三个重要假设：（1）定态假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。
（2）跃迁假设：当原子从一个定态跃迁到另一个定态时，会辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量等于两个定态的能量差。
（3）轨道量子化假设：电子绕核运动的轨道半径不是任意的，而是满足一定的条件，只能取某些特定的值。
3、对氢原子光谱的解释基于上述假设，玻尔成功地解释了氢原子光谱的产生。
他通过计算得出氢原子各个定态的能量，进而根据跃迁假设，得出了氢原子光谱中谱线的频率和波长。
4、意义与局限性玻尔的原子模型是原子结构理论发展的重要里程碑，它首次将量子观念引入原子领域，成功解释了氢原子光谱的规律。
然而，玻尔模型仍然存在一定的局限性。
它对于多电子原子的光谱以及原子在磁场中的行为等问题无法给出准确的解释。
三、氢原子光谱与玻尔原子模型的关系1、光谱是模型的实验基础氢原子光谱的实验观测结果为玻尔提出原子模型提供了重要的线索和依据。
高中物理氢原子光谱知识点
高中物理氢原子光谱知识点高中物理学习中，氢原子光谱是一个非常重要的知识点，也是扎实物理学基础的重要一环。
本文将围绕氢原子光谱的相关知识内容进行详细解析和探究，帮助同学们更好地掌握这一知识点。
一、光谱的基本概念光谱是指光线经过光谱仪等设备得到的可见光谱，是对光经过物质后所产生的不同波长（频率）的电磁波的分解和观察，主要有连续光谱、发射光谱和吸收光谱。
连续光谱是指在某个波段内连续发射的光线，例如阳光和白炽灯。
发射光谱是指在某个波段内，物质被加热、电离、激发等过程中，由分子、原子和离子发射出来的光谱，也被称为线光谱。
吸收光谱是指某个波段内通过物质时被吸收的部分光线，其余光线形成的光谱也被称为线光谱。
二、氢原子光谱的发现氢原子发射光谱是人类历史上最早被发现的光谱之一。
19世纪初，德国的物理学家赫歇尔利用三棱镜分离氢气的光谱，并观察到了一些明亮的谱线。
此后的一百多年，人们不断深入研究，成功地发现了氢的谱线规律，揭示了氢原子内部的结构和性质，成为了现代量子物理学的重要基础。
三、氢原子光谱的规律氢原子光谱的信奏可以分成4个系列，分别是巴尔末系（Balmer系）、莱曼系（Lyman系）、帕舍尼系（Paschen系）和布拉开特系（Brackett系）。
其中最常见的是巴尔末系，有人甚至把这个系列称为氢谱，其它系列的谱线比较少见，例如，莱曼系的谱线只能在实验室用电弧等不同方式产生，在天体物理学研究中具有重要意义。
1.巴尔末系巴尔末系包括氢原子发出的4个谱线，分别为Hα、Hβ、Hγ、Hδ，对应的波长分别是656.3纳米、486.1纳米、434.0纳米和410.2纳米。
这个系列的谱线在可见光范围内，波长较长，最亮的是Hα线，波长最短的是Hδ线。
2.莱曼系莱曼系是指氢原子发出的超紫外线光谱，包括Hα、Hβ、Hγ、Hδ...等4个谱线。
这个系列的谱线在可见光前面，波长范围从121.567纳米到365.015纳米，是氢原子发射光谱的基本谱线。
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。
原子物理学氢原子光谱
1 n22
令 R 1 m(c)2 1 , 代入数值，解得
2
hc
R 1.0973731107米1
称为里德伯常数。
能谱：
En
2 2me4Z 2 (40 )2 n2h2
n 1 E1 13.6 eV r1 a0 基态（ground state）
n 2 激发态（excited state）
Ze2 r
*
E
Ek
Ep
1
4 0
Ze2 2r
光谱分立性困难
电子绕核运动频率 v e
2πr 2π
1
4π 0 me r 3
电磁波频率等于电子回转频率，发射光谱为连续谱。
2．玻尔模型（1913年） 背景：能量子和光子假设、核式模型、原子线光谱
(1) 定态（stationary state）假设 电子只能在一系列分立的轨道上绕核运动，且不辐射电 磁波，能量稳定。
附 下面是美国物理学家尤雷观察到的含有 氢。氘两种物质的混合体的光谱系双线，以 及测量出的双线间的波长差。
按照波尔理论： ～ vH
RH
1 m2
1 n2
,
～
vD
RD
1 m2
1 n2
因为 RD>RH ，所以对于同一谱线，
～～
vD vH 即 D H
对于同一条谱线，我们可以得到下面的关系式
e2 Ze2
rn
n2 Z
a1
vn
Zc
n
n 1, 2, 3,
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。
高考一轮物理能力提升(考点 重点 方法)19-1氢原子光谱氢原子的能级结构和公式
第十九章 原子结构和原子核 1．本章内容可分为两部分，即原子结构和原子核。
重点内容是：氢原子的能级结构和公式；原子核的衰变和半衰期；核反应方程的书写；结合能和质量亏损。
从考试大纲可以看到全部是I 级要求。
2．高考对本专题考查特点是命题热点分散，偏重于知识的了解和记忆，多以每部分内容单独命题，多为定性分析，“考课本”，“不回避陈题”是本专题考查的最大特点，题型多以选择题形式出现，几乎在每年高考中占一个小题。
3．本单元内容与现代科技相联系的题目较多，复习时应引起高度重视。
第一课时 氢原子光谱氢原子的能级结构和公式选修3-5本章概览【教学要求】1．了解人们对原子结构的认识过程2．掌握α粒子散射实验和原子核式结构的3．理解玻尔模型的三条假设【知识再现】一、人们认识原子结构的思维线索气体放电的研究→阴极射线→发现电子（1897 年，汤姆生）→汤姆生的“枣糕模型”−−−−→−粒子散射实验α卢瑟福的核式结构模型−−−−→−氢光谱的研究玻尔模型（轨道量子化模型）。
二、卢瑟福的核式结构模型1．α粒子散射实验做法：用质量是电子7300倍的a 粒子轰击薄金箔。
结果：绝大多数 ，少数 ，极少数 ，有的甚至 。
2．原子的核式结构在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转．原子核所带的正电荷数等于核外的电子数，所以整个原子是中性的。
3．实验数据估算：原子核大小的数量级为10-15－10-14m ，原子大小的数量级为10-10 m三、玻尔的原子理论——三条假设1．“定态假设”：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中，电子虽做变速运动，但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”：电子绕核转动处于定态时不辐射电磁波，但电子在两个不同定态间发生跃迁时，却要辐射（吸收）电磁波（光子），其频率由两个定态的能量差值决定hv=E 2-E 1。
氢原子光谱 课件
二、氢原子光谱的实验规律 1．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_____的重要
途径．
2．巴耳末公式：1λ＝R212－n12(n＝3、4、5…)
3．巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢 原子的线状光谱，即辐射波长的__分__立____特 征．
三、经典理论的困难
氢原子光谱的实验规律
例2 已知氢原子光谱中巴耳末系第一条谱线Hα 的波长为656.5 nm，求： (1)试推算里德伯常量的值． (2)利用巴耳末公式求其中第四条谱线的波长和对 应光子的能量．
【自主解答】 (1)巴耳末系中第一条谱线为 n
＝3 时，
即λ11＝R212－312
R＝53λ61＝5×6563.56×10－9m－1≈1.097×107m－1. (2)巴耳末系中第四条谱线对应 n＝6，则
氢原子光谱
一、光谱 1．定义：按照光的____波__长__和强度分布的展开排列 的记录，即光谱． 2．分类：有些光谱是一条条的亮线，这样的亮线叫 ____谱__线_，这样的光谱叫_____线__状_．谱有的光谱不是一 条光条谱分 叫立 做_的__谱__线__，_连_而．续是谱连续在一起的光带，这样的
λ14＝R212－612
λ4＝8×1.03967×107m≈4.102×10－7m， ε＝hν＝hλc4＝6.63× 4.11002－×34×103－×7 108J＝4.85×10－ 19J.
【答案】 (1)1.097×107m－1 (2)4.102×10－7m 4.85×10－19J
(3)吸收光谱
①定义：高温物体发出的白光通过某物质后，某些波长的光被该物质吸收后产生 的光谱．
②产生：由高压气体或炽热物体发出的白光通过温度较低的气体后产生的．
《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。
高中物理第二章原子结构2.3光谱氢原子光谱教科35
审题,然后(ránhòu)利用巴尔末公式1
计算。
RH(212
1 n2
)
进行有关的
第四十四页，共五十五页。
【拓展例题】考查内容(nèiróng):氢原子光谱的问题计算 氢原子光谱在可见光的范围内有两条谱线,其波长分别为 654.55×10-9m和484.85×10-9m,根据巴尔末公式,求所对应的n. 【思路点拨】根据给出的光谱线对应的波长应用巴尔末公 式确定出n。
第二十四页，共五十五页。
【补偿训练】 (多选)下列关于光谱的说法正确的是 ( ) A.连续光谱就是由连续发光的物体产生的光谱,线状谱是线状光 源产生的光谱 B.通过对连续谱的光谱分析(ɡuānɡ pǔ fēn xī),可鉴定物质成分 C.连续光谱包括一切波长的光,线状谱只包括某些特定波长的 光
第二十五页，共五十五页。
第四十二页，共五十五页。
【解析】选A、C。巴尔末公式是分析(fēnxī)氢原子的谱线得到的 一个公式,它只反映氢原子谱线的一个线系,故A对,D错,公式 中的n只能取不小于3的正整数,B错,C对。
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【温馨提示】
对氢原子光谱的理解及其应用是高考的热点,特别是氢
原子光谱的计算问题,在解决本类问题时,一定要仔细
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二、氢原子光谱 1.许多情况(qíngkuàng)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。 2.巴尔末公式: =_1____R__H_(_21_2 (n=n132,)4,5,…)其中RH叫 作里_德__堡__常__数__(_c_há。ngs其hù)值为RH=1.097 373 156 854 8×
第九页，共五十五页。
1.光谱的分类:
高三物理氢原子的光谱与能级结构
n 2， 3,4,
n 4,5,6,
帕邢线系
布喇开系
普丰特线系
1 1 R 2 2 4 n 1 1 1 R 2 2 5 n 1
n 5,6,7，
n 6,7， 8，
二、玻尔理论对氢原光光谱的解释
13.6 En eV 2 n
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 > 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
氢原子光谱的其他线系
紫 外 线 区 红 外 区 还 有 三 个 线 系 赖曼线系
1 1 R 2 2 1 n 1
1 1 R 2 2 3 n 1
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 光谱均不同
巴尔末的研究氢原子光谱
（可见光区）
（里德伯常数：R=1.09677581×107m-1)
E1 R hc
巴尔末公式
E1 1 1 ( 2 2) hc n 2
n=6 n=5 n=4 n=3 n=2 Hα Hβ Hγ Hδ E4= -0.85ev E3= -1.51ev
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。
高中物理氢原子光谱解释
6 5 4 3
赖曼系 巴尔末系（可见 帕邢系 （紫外线） 光 ） （红外线） 布喇开系
缝德系
2
1
赖曼系（紫外线）
巴尔末系（可见光）
7
6
5
4 3 2 1
根椐玻尔理论，在氢原子中， 量子数n越大，则 A：电子的轨道半径越小 B：核外电子的速度越小 C：原子能级的能量越小 D：电子的电势能越小
答案：
B
按照玻尔理论，一个氢原子中的 电子从一半径为ra的圆轨道自发的 跃迁到一半径为rb的圆轨道上运动 ， ra>rb，在此过程中 A：原子要发出一系列频率的光子 B：原子要吸收一系列频率的光子 C：原子要发出某 一频率的光子 D：原子要吸收某 一频率的光子
答案 （1）-27.2ev （3）1.03*10-7m （2）4.1*10-15s （4）3.28*1015Hz 3.9*10-5A
答案：
D
已知氢原子基态时的轨道半径为r1=0.53*10-10m， 总能量为E1=-13. 6ev，求
（1）电子在基态轨道上的动能和势能
（2）电子在量子数n=3的轨道上运动的周期和等效电流 （3）处于n=3的激发态的一些氢原子向低能级跃迁是发
出的光中波长最短的为多少？
（4）用某种光照射处于基态的氢原子恰能使其电离， 该光子的频率是多少？
1
帕邢系（红 外线）
1
布喇开系
缝德系
处于基态的氢原子再某单色光的照射下，只能发出频率为 1> 2> 3的三 种光子。则照射光的能量为：
γ γ γ
高中物理 氢原子光谱
定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的
吸 光谱
收 光
产生条件：炽热的白光通过温度较白光低的气体后,
谱 再色散形成的
光谱形式：用分光镜观察时,见到连续光谱背景上 出现一些暗线[与特征谱线相对应]
光谱分析：
一、光谱分析：由于每一种元素都有自己的特征 谱线,因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化 学组成.这种方法叫做光谱分析.
MN上分别会聚成不同颜色的像[谱线].通过望远
镜B的目镜L三,就看到了放大的光谱像.
[一]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.
三]吸收光谱
物体发出的白光通过物质时,某些波长的光 被物质吸收后产生的光谱,叫做吸收光谱. 各原子的吸收光谱中每一条暗线都跟该种 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.
一八八五年,巴耳末对当时已知的,在可见光区的四条
谱线作了分析,发现这些谱线的波长可以用一个公式表
示：
1R (2 1 2n 1 2) n3 ,4 ,5 ,...
三、氢原子光谱的实验规律
一八八五年,巴耳末对当时已知的,在可见光区的四条
谱线作了分析,发现这些谱线的波长可以用一个公式表
示：
1R (2 1 2n 1 2) n3 ,4 ,5 ,...
三、氢原子光谱
原子中,电子轨道是怎
BM
S
L一
L二
L
分光镜由平行光管A、三棱镜P和望N远镜筒三 B组
物理氢原子知识点总结
物理氢原子知识点总结1. 氢原子的结构氢原子的结构非常简单，由一个质子和一个电子组成。
质子位于原子核中心，带有正电荷，质子的质量约为电子的1836倍。
电子绕着原子核运动，带有负电荷，质量远远小于质子。
2. 氢原子的能级根据量子力学的理论，氢原子的电子围绕原子核运动时，存在不同的能级。
这些能级由一个整数n来表示，称为主量子数。
主量子数越大，电子与原子核的平均距离越远，能级越高。
氢原子的能级由公式En = -13.6/n²来描述，其中En为能级，n为主量子数。
3. 氢原子的光谱氢原子的光谱是原子物理学的重要研究对象。
当氢原子处于激发态时，电子会跃迁到低能级，释放能量，并产生特定波长的光。
这些发射光线可以通过光谱仪进行分析，得到氢原子的光谱线。
根据玻尔理论，氢原子的光谱线可以用公式1/λ = R(1/n₁² - 1/n₂²)来描述，其中λ为波长，R为里德堡常数，n₁和n₂为不同能级的主量子数。
4. 氢原子的波函数根据量子力学的理论，氢原子的波函数可以用薛定谔方程描述。
波函数ψ(r,θ,φ)是一个复数函数，它描述了电子在三维空间中的运动状态。
波函数的平方|ψ(r,θ,φ)|²代表了电子出现在不同位置的概率密度。
氢原子的波函数解析表达式为ψn,l,m = RnlYlm，其中Rnl为径向波函数，Ylm为球谐函数，n,l,m分别为主量子数、轨道量子数和磁量子数。
5. 氢原子的角动量氢原子的电子绕原子核运动时，具有角动量。
根据量子力学的理论，电子的角动量在量子化时，只能取整数倍的普朗克常数h/2π。
角动量量子化的条件为L²|ψ⟩= ħ²l(l+1)|ψ⟩，其中L²为角动量平方算符，l为角量子数，ψ为波函数。
氢原子的角量子数l取值范围为0到n-1，即l = 0,1,2,...,n-1。
6. 氢原子的磁量子数氢原子的电子在外加磁场下，会发生能级的细微结构。
高中物理选修-氢原子光谱
知道氢原子光谱的实验规律
除了巴耳末系，特后来点发现：的整氢光个谱在光红外谱和区紫外域光区都的其是它亮谱线的也都满足与巴耳末公式类似的关系式
知道氢原子光谱的实验规律
（样4本）中稀一薄种气元体素的产的分含生子量在达：强到电炽场的热作的用时下就固会可变以体成被导检、体测液并到发体光 及高压气体的光谱
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。
①每一个n值分别对应一条谱线。
②n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
巴耳末公式的意义：
立特性（线状光谱）
以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征
氢原子光谱的实验规律
巴耳末公式
里德伯常量 n > 6 的符合巴耳末公式的光谱线大部分在紫外区 适用区域：可见光区、紫外线区 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 除了巴耳末系，后来发现的氢光谱在红外和紫外光区的其它谱线也 都满足与巴耳末公式类似的关系式
氢原子光谱的实验规律 经典物理学在解释原子光谱时线状谱时遇到了困难。
了解用经典理论无法解释氢原子光谱的分立特征 巴耳末公式的意义： 以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征
了①解原用 子经的典中理心论有无一知法个解带道释正原电发子的的原射稳子氢定核性原子光谱的实验装置
②它集中了原子的全部正电荷和几乎全部质量 ③电子则在核外空间运动
问题与练习
根据巴耳末公式，指出氢原子光谱在可见光范围内波长最长的两条谱 线所对应的n，它们的波长各是多少？氢原子光谱有什么特点？
由巴耳末公式
可知，氢原子光谱在可见光范围内波长最长的2条谱线所对应的n应 为3、4 当n=3时，得 当n=4时，得 氢原子光谱时分立的线状谱。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
高中物理选修3-5-氢原子光谱
氢原子光谱知识集结知识元氢原子光谱知识讲解氢原子光谱1．光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长（频率）成分和强度分布的记录，即光谱．用摄谱仪可以得到光谱的照片．物质的光谱按其产生方式不同可分为两大类：（1）发射光谱——物体直接发出的光通过分光后产生的光谱．它又可分为连续光谱和明线光谱（线状光谱）．①连续光谱一一由连续分布的一切波长的光（一切单色光）组成的光谱。
炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱，如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱．②明线光谱——只含有一些不连续的亮线的光谱．它是由游离状态的原子发射的，因此也叫原子光谱．稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱．实验证明，每种元素的原子都有一定特征的明线光谱。
可以使用光谱管观察稀薄气体发光时的明线光谱．不同元素的原子产生的明线光谱是不同的，但同种元素原子产生的明线光谱是相同的，这意味着，某种物质的原子可从其明线光谱加以鉴别．因此称某种元素原子的明线光谱的谱线为这种元素原子的特征谱线．（2）吸收光谱——高温物体发出的白光通过温度较低的物质时，某些波长的光被该物质吸收后产生的光谱．这种光谱的特点是在连续光谱的背景上由若干条暗线组成的．例如太阳光谱就是太阳内部发出的强光经温度较低的太阳大气层时产生的吸收光谱．实验表明，各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该原子的明线光谱中的一条明线相对应．即某种原子发出的光与吸收的光的频率是特定的，因此吸收光谱中的暗线也是该元素原子的特征谱线．2．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它的化学组成，这种方法叫做光谱分析．做光谱分析时，可以利用明线光谱，也可以利用吸收光谱．这种方法的优点是非常灵敏而且迅速．某种元素在物质中的含量达10-10克，就可以从光谱中发现它的特征谱线将其检测出来．光谱分析在科学技术中有广泛的应用：（1）检查物体的纯度；（2）鉴别和发现元素；（3）天文学上光谱的红移表明恒星的远离等．3．氢原子光谱线氢原子是自然界中最简单的原子，通过对它的光谱线的研究，可以了解原子的内部结构和性质．氢原子光谱线是最早发现、研究的光谱线．（1）巴耳末系（在可见光区）．①1885年瑞士的中学教师对氢气放电得到的氢原子光谱可见光部分的四条谱线进行了研究和分析．发现这些谱线的波长可以用一个很简单的数学公式表示．4．分光镜的原理用来观察光谱，分析光谱的仪器叫分光镜．分光镜构造原理如图所示．A为平行光管，由两部分组成，一端有狭缝，另一端有凸透镜，狭缝到凸透镜的距离等于一倍焦距，狭缝入射的光经凸透镜后变成平行光线，射到三棱镜上．三棱镜P通过折射将不同颜色的光分开．通过望远镜筒B可以观察光谱，在MN上放上底片还可以拍摄光谱．管C在目镜中生成一个标尺，以便对光谱进行定量研究．5．氢原子光谱的规律6．其他原子的原子光谱（1）氢原子光谱是线状的，即辐射的波长具有分立性．氢原子是自然界中最简单的原子．对它的光谱线的研究所获得的原子内部结构的信息对研究其他复杂原子的结构具有指导意义．（2）科学家观察了大量的其他原子的原子光谱，发现每种原子都有自己特定的光谱．不同的原子，其原子光谱均不相同．和氢原子一样，其他原子的光谱线的波数也可以表示为两个光谱项之差，所不同的是，它们的光谱项的形式要复杂一些．（3）通过分析研究大量的原子光谱，可以得到一个共同的规律，那就是各种原子辐射的光波都是线状光谱，波长具有分立性，只能是不连续的分立值．例题精讲氢原子光谱例1.关于巴耳末公式：R（）（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．巴耳末线系的4条谱线位于红外区C．在巴耳末线系中n值越大，对应的波长λ越短D．巴耳末线系的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例2.如图所示，能级间的跃迁产生不连续的谱线，从不同能级跃迁到某一特定能级就形成一个线系，比如：巴耳末系就是氢原子从n=3，4，5…能级跃迁到n=2的能级时辐射出的光谱，其波长λ遵循以下规律：R（），下列说法正确的是（）A．公式中n只能取整数值，故氢光谐是线状谱B．氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级，该氢原子放出光子，其核外电子的动能增大C．氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时辐射出的光子，在巴耳末系中波长最短D．用能量为13.0eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，受照射后，氢原子能跃迁到n=4的能级例3.氢原子光谱在可见光区域内有四条谱线Hα、Hβ、Hγ、Hδ，都是氢原子中电子从量子数n>2的能级跃迁到n=2的能级发出的光，它们在真空中的波长由长到短，可以判定（）A．Hα对应的前后能级之差最小B．Hα的粒子性最显著C．Hδ的频率最大D．用Hγ照射某一金属能发生光电效应，则Hβ也一定能例4.下列说法中正确的是（）A．氢原子吸收一个光子跃迁到激发态后，在向低能级跃迁时，辐射出光子的频率可能小于原吸收光子的频率B．Th（钍）核衰变为Pa（镤）核时，衰变前Th核质量大于衰变后Pa核与β粒子的总质量C．α粒子散射实验的结果证明原子核是由质子和中子组成的D．原子核的比结合能越大，则原子核中核子的平均质量（原子核的质量除以核子数）就越大，平均每个核子的质量亏损就越多，原子核越稳定例5.有关氢原子光谱的说法正确的是（）A．氢原子的光谱是连续谱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．巴耳末公式反映了氢原子辐射电磁波波长的连续特性例6.电子的运动受波动性的支配，对于氢原子的核外电子，下列说法不正确的是（）A．氢原子的核外电子可以用确定的坐标描述它们在原子中的位置B．电子绕核运动时，可以运用牛顿运动定律确定它的轨道C．电子绕核运动的“轨道”其实是没有意义的D．电子轨道只不过是电子出现的概率比较大的位置。
氢原子光谱
发 射 光
连续光谱 和高压气体发光形成的
光谱的形式：连续分布，一切波长的光都有
谱 线状光 产生条件：稀薄气体发光形成的光谱
谱光
谱(原子 光谱形式：一些不连续的明线组成，
光谱)
不同元素的明线光谱不同(又叫特征 光谱)
定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收
吸 收 光 谱
后产生的光谱 产生条件：炽热的白光通过温度较白光低的 气体后，再色形成的
光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱
背景上出现一些暗线（与特征谱线相对应）
第四节 原子的能级结构
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。
活动一：通过光谱分辨物质
5 4 3
ＥＥ45 Ｅ3
(1)能级：这些量子化的能量值叫做能级．
2
Ｅ2
(2)定态：在这些状态中原子是稳定的, 电
1 能级图 Ｅ１ 子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。
这些状态叫定态。包括基态和激发态。
4
3
(3) 基态：能量值最低的状态轨道半径最小
2 +1
(离核最近)n=1-----与卫星绕地球运动类比
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
活动三：学习玻尔原子结构假说
1913年玻尔提出了自己的原子结构假说
1、围绕原子核运动的电子轨道半径只能 是某些分立的数值且电子在这些轨道上 绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射
——针对原子的核式结构模型
2、原子在不同的轨道上运动时，原
子处于不同的状态．波尔指出，原子
高中物理之氢原子光谱知识点
高中物理之氢原子光谱知识点氢原子光谱早在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
各种光谱的特点及成因：
定义：由发光件：炽热的固体、液体 和高压气体发光形成的
光谱的形式：连续分布，一 切波长的光都有
｛产生条件：稀薄气体发光
线状光谱 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）
各种光谱的特点及成因：
定义：连续光谱中某些波长的光
吸 被物质吸收后产生的光谱 收 产生条件：炽热的白光通过温 光 度较白光低的气体后，再色散 谱 形成的
光谱形式：用分光镜观察时， 见到连续光谱背景上出现一些 暗线（与特征谱线相对应）
（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。
（2）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。
巴耳末公式 R=1.10107m1 里德伯常量
三、卢瑟福原子核式模型的困难
卢瑟福原子核式模型无法解释 氢原子光谱的规律:
按经典理论电子绕核旋转，作 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;
三、卢瑟福原子核式模型的困难
轨道及转动频率不断变化， 辐射电磁波频率也是连续的， 原 子光谱应是连续的光谱。实验表 明原子相当稳定，这一结论与实 验不符。实验测得原子光谱是不 续的谱线。
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17 年高考物理氢原子光谱知识点总结
只要同学们扎扎实实搞好复习，相信大家的学习能力一定会在原有基础上得到提高，下面是物理氢原子光谱知识点讲解，大家可以参考学习。
1、发射光谱：物质发光直接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，可以看到钠的吸收光谱。
若将某种元素的吸收光谱和线状谱比较可以发现：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，如果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) 利用光谱分析可以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，通过仔细分析这些暗线，并把它们跟各种原子的特征谱线对照，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，就可以鉴定茶叶的优劣、
级别、真假以及品种等。
(5) 用光谱分析还可以鉴定文物，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。