高中物理 第三章 原子结构之谜 第三四节 氢原子光谱 原子的能级结构检测 粤教版选修3-5
高中物理 第三章 原子结构之谜 第三节 氢原子光谱课件 粤教选修35粤教高二选修35物理课件
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1．(1)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．( × ) (2) 稀 薄 气 体 的 分 子 在 强 电 场 的 作 用 下 会 变 成 导 体 并 发 光．( √ ) (3)巴耳末公式中的 n 既可以取整数也可以取小数．( × )
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2．光谱的分类
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3．太阳光谱 (1)特点：在连续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，太阳高层大气中含有的元素会 吸收它自己特征谱线的光，然后再向四面八方发射出去，到达 地球的这些谱线看起来就暗了，这就形成了连续谱背景下的暗 线．
2．(1)各种原子的发射光谱都是连续谱．( × ) (2)不同原子的发光频率是不一样的．( √ ) (3)线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质．( × )
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氢原子光谱 1．氢原子的光谱：从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图 所示．
2．氢原子光谱的特点：在氢原子光谱图中的可见光区内，由 右向左，光谱线的波长由长到短，即相邻谱线间的距离越来越 小，表现出明显的规律性．氢光谱是线状的、不连续的，波长 只能是分立的值．
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4．光谱分析 (1)定义：每种原子都有自己的特征谱线，因此可以利用它来鉴 别物质和确定物质的组成成分，这种方法叫做光谱分析． (2)优点：灵敏度高，分析物质的最低量达 10－10 g. (3)应用 ①应用光谱分析发现新元素； ②鉴别物体的物质成分：研究太阳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．
高中物理第三章原子结构之谜3.4原子的能级结构课件粤教版选修3_5
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.
知识链接 案例探究 思悟升华 类题试解
有一群氢原子处于量子数n=3的激发态,能级图如下.
(1)有可能放出几种能量的光子? (2)在哪两个能级间跃迁时,发出的光子的波长最长?波长是多少?
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(1)有可能放出几种能量的光子? (2)在哪两个能级间跃迁时,发出的光子的波长最长?波长是多少?
编后语
• 同学们在听课的过程中，还要善于抓住各种课程的特点，运用相应的方法去听，这样才能达到最佳的学习效果。 • 一、听理科课重在理解基本概念和规律 • 数、理、化是逻辑性很强的学科，前面的知识没学懂，后面的学习就很难继续进行。因此，掌握基本概念是学习的关键。上课时要抓好概念的理解，
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(2014山东理综)(多选)氢原子能级如图,当氢原子从n=3跃迁到n=2的能 级时,辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是( )
A.氢原子从n=2跃迁到n=1的能级时,辐射光的波长大于656 nm B.用波长为325 nm的光照射,可使氢原子从n=1跃迁到n=2的能级
一二
高中物理第3章原子结构之谜第3节氢原子光谱课件粤教版选修3-5
业 分
层
测
评
知 识 点 二
氢原子光谱的巴耳末系及其他线系
[先填空] 1．巴耳末系 (1)公式：1λ＝R212－n12 . (式中 n＝3,4,5,6…，R＝1.097×107 m－1) (2)巴耳末系：符合 巴耳末公的式光谱线统称为巴耳末系．
2. 其他线系：在紫外区、红外区、近红外区发现了氢原子的某地线系，分 别是莱曼系(紫外区)、布喇开系(红外区)、普丰德系(红外区)、帕邢系(近红外区)．
(2)光谱分析 ①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． ②优点：灵敏度高．
1．光谱的分类
1．太阳光谱是吸收光谱，是阳光透过太阳的高层大气层时而形成的，不是 地球大气造成的．
2．某种原子线状光谱中的亮线与其吸收光谱中的暗线是一一对应的，两者 均可用来作光谱分析．
3．广义巴耳末公式 1λ＝Rm12－n12式中 m，n 均为正整数且 n > m.
巴耳末公式的两点提醒 1．巴耳末公式反映氢原子发光的规律特征，不能描述其他原子． 2．公式是在对可见光的四条谱线分析时总结出来的，在紫外光区的谱线也 适用．
原子光谱
[先填空] 1．原子光谱 (1)某种原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的光谱，这种光谱被称 之为原子光谱． (2)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”．
2．光谱分析及应用 (1)光谱分析应用的两种光谱 ①明线光谱：它是 稀薄气体发光直接产生的； ②吸收光谱：它是当白光通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的． ③实验表明：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．即原子只能释放出某种特定频率的光，也只能吸收某种特定 频率的光，而且释放的光和吸收的光的频率是相同的．
高中物理第三章原子结构之谜第三节氢原子光谱导学案粤教选修
第三节氢原子光谱班级姓名学号评价【自主学习】一、学习目标1．了解氢原子光谱的特点.2．知道巴耳末公式及里德伯常量.3．了解原子光谱及光谱分析的应用．二、重点难点1．原子光谱的特点.2．原子光谱及光谱分析三、问题导学1．什么叫光谱？光谱分为哪几类？产生原因分别是什么？2．氢原子光谱有什么特征？四、自主学习（阅读课本P56-59页，《金版学案》P55-56知识点1）1．完成《金版学案》P55预习篇1、2、3.五、要点透析（见《金版学案》P55-56知识点1）1．发射光谱物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。
发射光谱分两类：连续光谱和明线光谱。
（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谱叫做连续光谱。
如下图所示。
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，简称为线状谱。
各条谱线对应不同波长的光，如下图所示。
稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是线状谱。
线状谱是由游离状态的原子发射的。
每种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光，因此线状谱的谱线也叫原子的特征谱线。
先学案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。
如下图示。
3．光谱分析由于各种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别和确定物质的化学组成。
如果在某种物质的线状谱或吸收光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方法称为光谱分析。
可以用作光谱分析的原子光谱主要有两种：一种是明线光谱，另一种是吸收光谱。
4．氢原子光谱（1）氢原子光的巴尔末系巴耳末对可见光区的4条谱线做了分析，发现这些谱线的波长可用公式表示⎪⎭⎫ ⎝⎛-=221211n R λ n=3,4,5,6… 其中711.09710R m -=⨯为里得伯常量 用此公式计算结果与实际基本符合，说明此公式能反映氢光谱的规律。
【精品】高中物理第三章原子结构之谜第三节氢原子光谱同步备课教学案粤教版选修3_5
第三节 氢原子光谱[学习目标] 1.知道什么是光谱，能说出连续谱和线状谱的区别.2.能记住氢原子光谱的实验规律．一、氢原子光谱的实验规律[导学探究] 如图1所示为氢原子的光谱．图1(1)仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？(2)阅读课本，指出氢原子光谱的谱线波长具有什么规律？ 答案 (1)从右至左，相邻谱线间的距离越来越小．(2)可见光区域的四条谱线的波长满足巴耳末公式：1λ＝R (122－1n 2)，n ＝3,4,5，…[知识梳理]1．某种原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的光谱，这种光谱被称为原子光谱． 2．巴耳末公式：1λ＝R (122－1n 2)，n ＝3,4,5…式中R 叫做里德伯常量，实验值为R ＝1.097×107m －1.(1)公式特点：第一项都是122；(2)巴耳末公式说明氢原子光谱的波长只能取分立值，不能取连续值．巴耳末公式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．3．广义巴耳末公式：1λ＝R (1m 2－1n 2)，式中m 和n 均为正整数，且n ＞m .[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)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．( × )(2)稀薄气体的分子在强电场的作用下会电离，使气体变成导体．( √ ) (3)巴耳末公式中的n 既可以取整数也可以取小数．( × ) 二、原子光谱和光谱分析 1．光谱的分类和比较2．光谱分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． 3．太阳光谱(1)太阳光谱的特点：在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线，是一种吸收光谱． (2)产生原因：当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气中含有的元素会吸收它自己特征谱线的光，这就形成了连续谱背景下的暗线． [即学即用] 判断下列说法的正误．(1)各种原子的发射光谱都是连续谱．( × ) (2)不同原子的发光频率是不一样的．( √ ) (3)线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质．( × )一、氢原子光谱的实验规律例1 (多选)巴耳末通过对氢原子光谱的研究总结出巴耳末公式1λ＝R (122－1n2)，n ＝3,4,5，…，对此，下列说法正确的是( ) A ．巴耳末依据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 ．巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，其波长的分立值并不是人为规定的 答案 CD解析 巴耳末公式是根据氢原子光谱总结出来的．氢原子光谱的不连续性反映了氢原子发光的分立性，即辐射波长的分立特征，选项C 、D 正确．针对训练1 氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为( ) A.59 B.49 C.79 D.29 答案 A解析 由巴耳末公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2 n ＝3,4,5，…当n →∞时，有最小波长λ1，1λ1＝R 122，当n ＝3时，有最大波长λ2，1λ2＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－132，得λ1λ2＝59.二、光谱和光谱分析 1．光谱的分类光谱⎩⎨⎧发射光谱⎩⎪⎨⎪⎧连续谱线状谱吸收光谱2．光谱分析(1)优点：灵敏度高，分析物质的最低量达10－10g.(2)应用：a.发现新元素；b.鉴别物体的物质成分． (3)用于光谱分析的光谱：线状谱和吸收光谱．例2 (多选)下列关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是( ) A ．太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱B ．煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱C ．进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续谱D ．我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分 答案 BC解析 太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续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谱，选项A 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，选项D 错误；光谱分析只能是线状谱或吸收光谱，连续谱是不能用来进行光谱分析的，所以选项C 正确；煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱，选项B 正确．针对训练2 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 ．稀薄气体发光形成的光谱是线状谱 D ．白光通过钠蒸气产生的光谱是线状谱 答案 C解析 由于物质发光的条件不同，得到的光谱不同，故A 、B 错误；稀薄气体发光形成的光谱为线状谱，C 正确；白光通过钠蒸气产生的光谱是吸收光谱，D 错误.1．(多选)下列关于巴耳末公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2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 ．公式不仅适用于氢原子光谱的分析，还适用于其他原子光谱的分析 答案 AC解析 巴耳末公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的，故A 选项正确；公式中的n 只能取大于或等于3的整数值，故氢光谱是线状谱，B 选项错误，C 选项正确；巴耳末公式只适用于氢光谱的分析，不适用于其他原子光谱的分析，D 选项错误． 2．(多选)关于光谱，下列说法中正确的是( ) A ．炽热的液体发射连续谱B ．线状谱和吸收光谱都可以对物质进行光谱分析C ．太阳光谱中的暗线，说明太阳中缺少与这些暗线相对应的元素D ．发射光谱一定是连续谱解析 炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱，故A 正确；线状谱和吸收光谱都可以用来进行光谱分析，B 正确；太阳光谱中的暗线说明太阳大气中含有与这些暗线相对应的元素，C 错误；发射光谱有连续谱和线状谱，D 错误．3．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，下列说法中正确的是( )A ．利用高温物体的连续谱就可以鉴别其组成成分B ．利用物质的线状谱就可以鉴别其组成成分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 ．我们观察月亮射来的光的光谱，可以确定月亮的化学组成 答案 B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；某种物质发光的线状谱中的亮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线对照，即可确定物质的组成成分，B 正确；高温物体发出的光通过其他物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线与所经物质有关，与高温物体无关，C 错误；月亮反射到地面的光是太阳光，D 错误．4．根据巴耳末公式，可求出氢原子光谱在可见光的范围内波长最长的2条谱线，其波长分别为654.55×10－9m 和484.85×10－9m ，求所对应的n 值． 答案 n 1＝3 n 2＝4解析 据巴耳末公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2，n ＝3,4,5，…得 1654.55×10－9＝1.10×107×⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 21， 1484.85×10－9＝1.10×107×⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 22，解得n 1＝3，n 2＝4.一、选择题(1～7题为单选题，8～10题为多选题) 1．关于原子光谱，下列说法中不正确的是( ) 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C ．由于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 ．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素解析原子光谱为线状谱，A正确；各种原子都有自己的特征谱线，故B错，C对；根据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成．由此知A、C、D说法正确，B说法错误．2．巴耳末公式简洁显示了氢原子光谱的( )A．分立特征B．连续特征C．既连续又分立D．既不连续又不分立答案 A解析巴耳末公式中的n只能取正整数，得到的波长是一些分立的值．3．下列对于巴耳末公式的说法正确的是( )A．所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应B．巴耳末公式只确定了氢原子发光中可见光部分的光的波长C．巴耳末公式确定了氢原子发光中一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光D．巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长答案 C解析巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种光的波长，也不能描述其他原子的发光，A、D错误；巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括可见光和紫外光，B错误，C正确．4．下列关于光谱的说法正确的是( )A．炽热固体、液体和高压气体发出的光形成连续谱B．对月光作光谱分析可以确定月亮的化学组成C．气体发出的光只能产生线状谱D．甲物质发出的光通过低温的乙物质蒸气可得到甲物质的吸收光谱答案 A5．太阳光谱中有许多暗线，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答案 C解析太阳光谱中的暗线是由于太阳发出的连续谱通过太阳表面大气层时某些光被吸收造成的，因此，太阳光谱中的暗线是由于太阳表面大气层中存在着相应的元素，故C正确，A、B、D均错误．6．氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的光子能量为E 1，其次为E 2，则E 1E 2为( ) A.2027 B.2720 C.23 D.32 答案 A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，由E ＝h c λ得：E 1E 2＝λ2λ1＝2027.7．如图1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( )图1A ．a 元素B ．b 元素C ．c 元素D ．d 元素答案 B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还有其他元素． 8．关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是( ) A ．发射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 ．只有线状谱可用作光谱分析 D ．光谱分析帮助人们发现了许多新元素 答案 AD解析 光谱分为发射光谱和吸收光谱，发射光谱分为连续谱和线状谱，A 正确；太阳光谱是吸收光谱，B 错误；线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析，C 错误；光谱分析可以精确分析物质中所含元素，并能帮助人们发现新元素，D 正确． 9．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 答案 BC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．10．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 ．经典电磁理论很容易解释原子的稳定性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 答案 BC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，而是引入了新的概念．故正确答案为B 、C. 二、非选择题11．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.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求：(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大？n ＝6时，传播频率为多大？ 答案 (1)1.09×10－6m (2)3×108m/s 2.75×1014Hz解析 (1)由帕邢系公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫132－1n 2，当n ＝6时，得λ≈1.09×10－6m.(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 ＝λf ，得f ＝v λ＝c λ＝3×1081.09×10－6 Hz≈2.75×1014Hz.。
高中物理第3章原子结构之谜第4节原子的能级结构课件粤教版选修3-5
3．激发态：当电子受到外界激发时，可从基态跃迁到较高的能级 E2，E3… 上，这些能级对应的状态称为激发态．
4．玻尔理论的两条基本假设 (1)定态假设．原子系统中存在具有确定能量的定态，原子处于定态时，电 子绕核运动不辐射也不吸收能量． (2)跃迁假设．原子系统从一个定态跃迁到另一个定态，伴随着光子的发射 和吸收．
3．跃迁：原子从一个 能级变化到另一个能级的过程叫做跃迁． 4．光子频率与能级差 关系式：hν＝ Em－E.n
氢原子的能级 玻尔理论
[先填空] 1．玻尔氢原子能级公式 En＝－Rnh2c，(n＝1,2,3…)．n 被称为 能量量子．数 2．基态 (1)定义：在正常状态下，氢原子处于最低的能级 E1(n＝ 1)，这个最低能级 对应的状态称为基态． (2)基态能量：E1＝ －13.6e.V
1．解决玻尔原子模型问题的四个关键 (1)电子绕核做圆周运动时，不向外辐射能量． (2)原子辐射的能量与电子绕核运动无关，只由跃迁前后的两个能级差决定． (3)处于基态的原子是稳定的，而处于激发态的原子是不稳定的． (4)原子的能量与电子的轨道半径相对应，轨道半径大，原子的能量大，轨 道半径小，原子的能量小．
知 识 点 一
学
第四节 原子的能级结构
业 分Βιβλιοθήκη 层测评知 识 点 二
能级结构猜想
[先填空] 1．猜想：氢气在放电过程中，氢原子的能量也在减少．如果能量是连续减 少的，那么形成的光谱必定是连续谱，但是氢原子光谱是分立的，因此我们猜 想原子内部的能量也是不连续的． 2．能级：原子内部不连续的能量称为原子的能级．
2．能级跃迁规律 大量处于 n 激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可辐射nn2－1种频率的光 子．一个处于 n 激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可辐射(n－1)种频率的光子．
物理粤教版选修3-5 第三章第四节原子的能级结构 课件
原子结构之谜
第四节
原子的能级结构
第三章
原子结构之谜
学习目标 1.知道经典物理的困难在于无法解释光谱分立特性．
2．知道能级结构猜想的主要内容．
3．了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念． 4．能用玻尔原子理论简单解释氢原子模型． 5．了解玻尔模型的不足之处及其原因．
一、能级结构猜想 分立 的，所以猜想原子内部的能量也是 由于氢原子光谱是 ______ 不连续 的． _________ 不连续的能量 称为原子的能级． 1．能级：把原子内部______________ 变化 到另一个能级的过程叫做 2．跃迁：把原子从一个能级______
2．能量量子化：与轨道量子化对应的能量不连续的现象． 由于原子的可能状态 (定态)是不连续的，具有的能量也是不 连续的，这样的能量值，称为能级，能量最低的状态称为基 态，其他的状态叫做激发态．对于氢原子，以无穷远处为势 能零点时，基态能量 E1＝－13.6 eV. E1 其能级公式： En＝ 2 ， 式中 n 称为量子数， 对应不同的轨道， n n 取值不同，基态取 n＝ 1，激发态 n＝2,3,4…；量子数 n 越 大，表示能级越高．能级图 (如图所示 )：
Hale Waihona Puke 想一想]2.原子发光现象的本质是什么？
提示：处于激发态的原子是不稳定的，它会向较低的能级跃 迁，跃迁时释放出来的能量以光子的形式向外辐射.
对玻尔能级理论的理解 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． 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 些轨道之间的其他值．
高中物理第三章原子结构之谜第四节原子的能级结构自我小测粤教版选修3_5word版本
原子的能级结构1氢原子辐射出一个光子后，根据玻尔理论，以下说法正确的是( )A．电子的动能减少，电势能增大B．电子的动能增大，电势能减小C．电子绕核旋转的半径减小，周期变小D．电子绕核旋转的半径增大，周期变大2氢原子的能级如图3－4－3所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62 eV～3.11 eV.下列说法错误的是( )图3－4－3A．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B．大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出3种不同频率的可见光3原子的能量量子化现象是指( )A．原子的能量是不可改变的B．原子的能量与电子的轨道无关C．原子的能量状态是不连续的D．原子具有分立的能级4氢原子的量子数越小，则( )A．电子轨道半径越小 B．原子的能量越小C．原子的能量越大 D．原子的电势能越小5根据玻尔的氢原子理论，电子在各条可能轨道上运动的能量是指( )A．电子的动能B．电子的电势能C．电子的动能与电势能之和D．电子的动能、电势能和原子核能量之和6按氢原子的能级图可判定( )A．用波长为6 000 的光照射，能使稳定的氢原子电离B．用能量为10.2 eV的光子可以激发处于基态的氢原子C．用能量为12.5 eV的光子入射可使氢原子激发D．用能量为11.0 eV的外来电子，可以使处于基态的氢原子激发7氢原子从能量为E1的较高激发态跃迁到能量为E2的较低激发态，设真空中的光速为c，则( )A．吸收光子的波长为－hB．辐射光子的波长为－hC．吸收光子的波长为chE1－E2D．辐射光子的波长为chE1－E28氢原子中核外电子从第2能级跃迁到基态时，辐射的光照射在某金属上时能产生光电效应．那么，处于第3能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射出的各种频率的光可能使此金属板发生光电效应的至少有( )A．1种 B．2种C．3种 D.4种9玻尔的原子模型在解释原子的下列问题时，和卢瑟福的核式结构学说观点不同的是( )A．电子绕核运动的向心力，就是电子与核之间的静电引力B．电子只能在一些不连续的轨道上运动C．电子在不同轨道上运动时能量不同D．电子在不同轨道上运动时静电引力不同10当氢原子的电子处于第n条可能轨道时，下列说法正确的是( )A ．电子的轨道半径r n ＝nr 1B ．根据E n ＝1n2E 1，n 值越大，能量越小C ．原子从n 能级跃迁到n －1能级时，辐射光子的波长为En －En －1hD ．大量处于这一状态的氢原子，辐射光子的频率有－2种11(2009全国高考卷Ⅰ，16)氦氖激光器能产生三种波长的激光，其中两种波长分别为λ1＝0.632 8 μm ，λ2＝3.39 μm.已知波长为λ1的激光是氖原子在能级间隔为ΔE 1＝1.96 eV 的两个能级之间跃迁产生的．用ΔE 2表示产生波长为λ2的激光所对应的跃迁能级间隔，则ΔE 2的近似值为( )A ．10.50 eVB ．0.98 eVC ．0.53 eVD ．0.36 eV12(2009全国高考卷Ⅱ，18)氢原子的部分能级如图3－4－4所示．已知可见光的光子能量在1.62 eV 到3.11 eV 之间．由此可推知， 氢原子( )图3－4－4A ．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13某金属的极限波长恰等于氢原子由n ＝4能级跃迁到n ＝2能级所发出的光的波长．现在用氢原子由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级时发出的光去照射，则从该金属表面逸出的光电子最大初动能是多少电子伏？14已知钠的极限频率为6.00×1014Hz ，今用一群h ＝4的激发态的氢原子的发射光谱照射钠，试通过计算说明，氢光谱中有几条谱线可使钠发生光电效应．(1 eV ＝1.6×10－19J)参考答案1解析：根据玻尔理论，氢原子核外电子绕核做圆周运动，静电力提供向心力，即ke2r2＝mv2r ，电子运动的动能Ek ＝12mv 2＝ke22r，由此可知，离核越远，动能越小． 氢原子辐射光子后，总能量减少．由于其动能Ek ＝ke22r ，跃迁到低能级时，r 变小，动能变大，因总能量E 等于其动能和电势能之和，故知电子的电势能减小．氢原子的核外电子跃迁到低能级时在离核较近的轨道上运动，半径变小，速度变大，由周期公式T ＝2πrv知，电子绕核运动的周期变小．综上所述，选项B 、C 正确． 答案：BC2解析：A 选项，处于n ＝3能级的氢原子吸收光子电离的最小能量E 0＝1.51 eV ，而紫外线光子的能量E ≥3.6 eV ，故A 正确；由跃迁理论可知，从高能级向n ＝3能级跃迁时，发出光子的能量E ≤1.51 eV ，小于可见光光子能量，光子为红外线，有较强的热作用，C 中所说跃迁，最多可发出6种不同频率的光子，其中两种频率的光子属于可见光．故D 错误．答案：D3解析：正确理解玻尔理论中量子化概念是解题关键．根据玻尔理论，原子处于一系列不连续的能量状态中，这些能量值称为能级，原子不同的能量状态对应于不同的圆形轨道，故C 、D 选项正确．答案：CD4解析：该题的物理图景是库仑引力提供电子绕核运动的向心力，可类比地球和人造卫星的运动来理解学习．根据玻尔理论，不同的轨道对应不同的能级，对应不同的量子数，量子数越小，则氢原子核外电子轨道半径减小，对应能量减小．由于静电引力做正功，电子动能增大，由E ＝E k ＋E p 知，电子的电势能减小．答案：ABD5解析：根据玻尔理论，电子绕核在不同轨道上做圆周运动，库仑引力为向心力，故电子的能量指电子的总能量，包括动能与电势能，所以C 选项正确．答案：C6解析：波长为6 000 的光具有的能量E ＝h ν＝h c λ＝3.32×10－19J ＝2.07 eV ＜13.6eV ，不能使氢原子电离．所以A 项错误.10.2 eV 恰好等于氢原子一、二能级之差，能使氢原子激发，而12.5 eV 不等于任一激发态与基态的能量差，不能使氢原子激发．所以B 项正确，C 项错误．当外来电子能量为11.0 eV 时，可以传递给氢原子10.2 eV ，使氢原子激发，外来电子还剩余0.8 eV 的能量．所以D 项正确．答案：BD7解析：由玻尔理论的跃迁假设，当氢原子由较高的能级向较低能级跃迁时辐射光子，由关系式h ν＝E 1－E 2得，ν＝E1－E2h ，又λ＝cν，故辐射光子波长为λ＝ch －，D选项正确．答案：D8解析：解答此题的条件是知道发生光电效应的条件，并清楚原子在跃迁时发出的光子频率由始、末能级之差决定，即h ν＝E m －E n ，且能级越高，相邻能级的差值越小(在氢原子能级图上表现为上密下疏的特点)．发生光电效应的条件是照射光的频率要大于该金属的极限频率．本题未知该金属的极限频率，但可以用比较的办法来确定肯定能发生光电效应的频率．氢原子由高能级E 3向低能级跃迁的可能情形为3→1，3→2，2→1三种．其中3→1发出的光子频率大于2→1发出光子的频率，3→2发出的光子频率小于2→1发出的光子频率，已知2→1发出的光子能发生光电效应，则3→1发出的光子频率一定能使该金属发生光电效应，而3→2发出的光子频率无法判定是否能发生光电效应．因此辐射出的三种频率的光能使此金属板发出光电效应的至少有2种．答案：B9解析：卢瑟福的核式结构学说的内容是在原子的中心有一个很小的核，集中了原子的全部正电荷和几乎全部质量，核外电子绕核旋转，玻尔的原子模型又提出核外电子只能在某些不连续的轨道上运动．答案：B10解析：电子轨道半径r n ＝n 2r 1，所以A 项错误．因为E 1为负值由公式E n ＝1n2E 1，知n值越大，能量越大，所以B 项错误．当原子从n 能级跃迁到(n －1)能级时，由公式E n －E n－1＝h c λ，得λ＝hc En －En －1，所以C 项错误．大量处于这一状态(电子处于第n 条轨道)的氢原子辐射光子频率种类，为C2n ＝－2种，所以D 项正确．答案：D 11答案：D 12答案：AD13解析：先应用h ν＝E m －E n ，求解题中能级跃迁问题，再应用E k ＝h ν－W 求解题中光电子的初动能问题，最后联立求解，得出正确结果．设氢原子由n ＝4能级跃迁到n ＝2能级发出的光子波长为λ0，由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级发出的光子波长为λ，则E 4－E 2＝h c λ0，并且逸出功W ＝h c λ0，E 2－E 1＝h c λ根据爱因斯坦光电方程，光电子的最大初动能为Ek ＝h c λ－h c λ0＝hc(1λ－1λ0)＝hc(E2－E1hc －E4－E2hc )＝(E 2－E 1)－(E 4－E 2)＝2E 2－E 1－E 4＝2×(－3.4 eV)＋13.6 eV ＋0.85 eV ＝7.65 eV.答案：7.65 eV 14解析：钠的逸出功 W ＝h ν＝6.63×10－34×6.00×1014J ＝2.49 eV氢原子n ＝1至n ＝4的能级 n ＝1，E 1＝－13.6 eV n ＝2，E 2＝E122＝－3.4 eVn ＝3，E 3＝E132＝－1.51 eVn ＝4，E 4＝E142＝－0.85 eV由n ＝4跃迁到n ＝1放出的光子的能量E 4,1＝－0.85 eV －(－13.6) eV ＝12.75 eV ＞2.49 eV 同理，E 3,1＝－1.51 eV －(－13.6) eV ＝12.09 eV ＞2.49 eV E 2,1＝－3.4 eV －(－13.6) eV ＝10.2 eV ＞2.49 eVE4,2＝－0.85 eV－(－3.4) eV＝2.55 eV＞2.49 eVE3,2＝－1.51 eV－(－3.4) eV＝1.89 eV＜2.49 eVE4,3＝－0.85 eV－(－1.51) eV＝0.66 eV＜2.49 eV所以，处于n＝4的激发态的氢原子的光谱中，只有E4,1、E3,1、E2,1、E4,2四条谱线可使钠发生光电效应．答案：四条。
粤教版高中物理选修3-5课件 氢原子光谱课件1
5．能用原子的能级结构解释氢原子的光谱的不连续 性．
栏 目 链 接
按经典理论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．
栏
轨道及转动频率不断变化，辐射电磁波频率也是连续
目 链
接
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连续的谱
必须等于两能级的能量差，否则不被吸收，不存在激发到n能
级时能量有余，而激发到n＋1时能量不足，则可激发到n能级
的问题．但当光子能量E＞13.6 eV，氢原子能够吸收光子使 栏
目
电子电离，且电子具有动能．
链
接
(2)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，
目 链
公式表示，这个公式叫巴耳末公式．
接
氢原子光谱在可见光区域和紫外区的 14 条谱 线满足巴耳末公式
1λ＝R212－n12，n＝3,4,5，…
栏 目 链
R 称为里德伯常量，实验测得 R＝1.097×107 m 接
－1，巴耳末公式说明氢原子光谱的波长只能取分立
值，不能取连续值．人们把一系列符合巴耳末公式
光区域只有 4 条光谱线．故正确的是 B、C、D.
答案：A
►课堂训练
1．下列氢原子的线系中对波长最短波进行比较，其值
最小的是( )
栏
目
链
接
A．巴耳末系 B．莱曼系
C．帕邢系 D．布喇开系
解析：根据公式＝T(m)－T(n)，m<n
当m＝1，n＝2,3,4,5，…为莱曼系[在紫外区]；
2019-2020年物理选修3-5第三章 原子结构之谜第03节 氢原子光谱粤教版拔高训练第一篇
2019-2020年物理选修3-5第三章原子结构之谜第03节氢原子光谱粤教版拔高训练第一篇第1题【单选题】氢原子能级图如图所示，大量处于n=3激发态的氢原子向低能级状态跃迁辐射出的光子中，发现有两种频率的光子能使金属A产生光电效应，则下列说法正确的是( )A、大量处于n=3激发态的氢原子向低能级状态跃迁时，只辐射两种频率的光子B、从n=3激发态直接跃迁到基态时放出的光子一定能使金属A发生光电效应C、一个氢原子从n=3激发态跃到基态时，该氢原子能量增大D、一个氢原子从n=3激发态跃到基态时该氢原子核外电子动能减小【答案】：【解析】：第2题【单选题】氢原了能级如图，一群氢原子处于n=4能级上。
当氢原子从n=4能级跃迁到n=3能级时，辐射光的波长为1884nm，下列判断正确的是( )A、氢原子向低能级跃迁时，最多产生4种谱线B、从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量C、氢原子从n=3能级跃迁到n=2能级时，辐射光的波长大于1884nmD、用从能级n=2跃迁到n=1辐射的光照射有误的铂，能发生光电效应【答案】：【解析】：第3题【单选题】对于巴耳末公式下列说法正确的是( )A、所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应B、巴耳末公式只确定了氢原子发光的可见光部分的光的波长C、巴耳末确定了氢原子发光的一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光D、巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长【答案】：【解析】：第4题【单选题】如图是氢原子的能级示意图．当氢原子从n=4的能级跃迁到n=3的能级时，辐射出光子a；从n=3的能级跃迁到n=2的能级时，辐射出光子b．以下判断正确的是( )A、在真空中光子a的波长大于光子b的波长B、光子b可使氢原子从基态跃迁到激发态C、光子a可使处于n=4能级的氢原子电离D、大量处于n=3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多辐射2种不同谱线【答案】：【解析】：第5题【单选题】如图所示为氢原子的能级示意图，一群氢原子处于n=4的激发态，在向较低能级跃迁的过程中向外发出光子，用这些光照射逸出功为1.90eV的金属铯，下列说法正确的是( )A、这群氢原子能发出6种频率不同的光，其中从n=4跃迁到n=3所发出的光波长最短B、这群氢原子能发出3种频率不同的光，其中从n=4跃迁到n=l所发出的光频率最高C、金属铯表面所发出的光电子的初动能最大值为12.75eVD、金属铯表面所发出的光电子的初动能最大值为10.85eV【答案】：【解析】：第6题【单选题】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尔末系．若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有两条属于巴尔末系，则这群氢原子自发跃迁时最多可能发出多少条不同频率的谱线( )A、2B、5C、4D、6【答案】：【解析】：第7题【单选题】如图所示，图甲为氢原子的能级，图乙为氢原子的光谱，已知谱线a是氢原子从n=4的能级跃迁到n=2能级时的辐射光，谱线b可能是氢原子在下列哪种情形跃迁时的辐射光( )A、从n=3的能级跃迁到n=2的能级B、从n=5的能级跃迁到n=2的能级C、从n=4的能级跃迁到n=3的能级D、从n=5的能级跃迁到n=3的能级【答案】：【解析】：第8题【单选题】仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的不连续的亮线，其原因是( )A、观察时氢原子有时发光，有时不发光B、氢原子只能发出平行光C、氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的D、氢原子发出的光互相干涉的结果【答案】：【解析】：第9题【单选题】下列有关近代物理内容的叙述,正确的是( )A、天然放射现象中的有误射线是原子核外电子跃迁时辐射出的B、按照玻尔理论,氢原子核外电子从半径较小的轨道跃迁到半径较大的轨道时，电子的动能减小，但原子的能量增大C、原子核结合能越大越稳定D、一束光照射到某种金属上逸出的光电子的初动能与光照强度成正比【答案】：【解析】：第10题【单选题】一个氢原子中的电子从一半径为ra的轨道自发地直接跃迁至另一半径为rb的轨道，已知ra＞rb ，则在此过程中( )A、原子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、原子要吸收某一频率的光子D、原子要辐射某一频率的光子【答案】：【解析】：第11题【单选题】如图所示为氢原子的能级图，若用能量为10.5eV的光子去照射一群处于基态的氢原子，则氢原子将( )A、能跃迁到n=2的激发态上去B、能跃迁到n=3的激发态上去C、能跃迁到n=4的激发态上去D、以上三种说法均不正确【答案】：【解析】：第12题【单选题】某半导体激光器发射波长为1.5×10^－^6 m，功率为5.0×10^－^3 W的连续激光。
高中物理第三章原子结构之谜3.4原子的能级结构素材粤教版选修3-5(new)
第四节 原子的能级结构情景导入巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立性.用卢瑟福的核式结构模型和经典力学、电磁学的理论，是否能够解释这种分立性？简答：据卢瑟福核式结构模型和经典力学理论，由电磁理论知核外电子绕原子核旋转产生变化的电磁场，而变化的电磁场会激发电磁波.电磁波向外传播辐射，电子失去能量最后会堕入原子核，辐射能量(电磁波）的频率等于绕核旋转的频率，电子绕核旋转过程随着能量的减小,转得越来越快，这个变化是连续的，辐射各种频率（波长）的光，原子光谱应是连续的，所以不能解释氢原子这种分立性。
知识预览⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-==-=-=⎩⎨⎧一定频率的光吸收或放出另一种能级原子从一种能级跃迁到氢原子光谱分析能级跃迁激发态基态氢原子能级态态跃迁到另一种能量状原子只能从一种能量状能级跃迁原子内部不连续的能量能级能级构结级能,::6.13::::2112m n n n E E hv nE E ev E n Rhc E 尊敬的读者：本文由我和我的同事在百忙中收集整编出来，本文档在发布之前我们对内容进行仔细校对，但是难免会有不尽如人意之处，如有疏漏之处请指正，希望本文能为您解开疑惑,引发思考。
文中部分文字受到网友的关怀和支持，在此表示感谢！在往后的日子希望与大家共同进步，成长。
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高中物理 第三章 原子结构之谜 3.3 氢原子光谱课件 粤教版选修3-5.pptx
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【例 1】 在氢原子光谱的紫外区的谱线系中有多条谱线，试利用 莱曼系的公式1λ＝R112－n12，n＝2,3,4，…，计算紫外线的最长波 和最短波的波长(R＝1.097×107m－1)． 答案 1.21×10－7 m 9.10×10－8 m
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解析 根据莱曼系公式： 1λ＝R112－n12，n＝2,3,4… 可得 λ＝R1121－n12 当 n＝2 时波长最长，其值为 λ＝R1121－212＝341R＝34×1.0917×107 m ≈1.22×10－7 m.
离越来越小，表现出明显的规律性． 3．巴耳末公式
(1)巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式：
1λ＝R(212－n12) ，n＝3,4,5…该公式称为巴耳末公式． (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 除了巴耳末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线，也
原子光谱均 不相同 ． 3．通过对光谱的分析可鉴别不同的 原子 ，确定物体的化
学组成并发现 新元素 ．
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预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中 问题1 问题2 问题3
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一、氢原子光谱的实验规律 1．氢原子的光谱
从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图1所示．
图1
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2．氢原子光谱的特点 在氢原子光谱图中的可见光区内，由右向左，相邻谱线间的距
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(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 是在连续的背景上有若干条暗线．这些暗线与特征谱线相对 应．
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2．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 鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法叫做光谱分析． (2)可用于光谱分析的光谱：线状谱和吸收光谱．
高中物理 第三章 原子结构之谜 第三四节 氢原子光谱 原子的能级结构课件 粤教版选修3-5
判断正误 (1)不同的原子具有相同的能级，原子跃迁时辐射的 光子频率是相同的．(×) (2)处于基态的原子是不稳定的，会自发地向其他能 级跃迁，放出光子．(×)
小试身手 2．(多选)光子的发射和吸收过程是( )
A．原子从基态跃迁到激发态要放出光子，放出光子 的能量等于原子在始、末两个能级的能量差 B．原子不能从低能级向高能级跃迁 C．原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级，放出光 子后从较高能级跃迁到较低能级
解析：原子光谱为线状谱；各种原子都有自己的特征 谱线； 据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组 成，由此知 A、C、D 说法正确，故选 B. 答案：ACD
知识点二 原子的能级结构 提炼知识 1．能级结构猜想． (1)由于氢原子光谱是分立的，所以猜想原子内部的 能量也是不连续的． (2)能级：把原子内部不连续的能量称为能级．
3．注意． (1)在氢原子光谱图中的可见光区内，随着波长的逐 渐减小(由右向左)，相邻谱线间的距离越来越小，表现出 明显的规律性． (2)巴耳末线系中的 n 值越大，对应的波长 λ 越短． (3)巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线 总结出来的，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括 可见光和紫外光．
D．原子无论是吸收光子还是放出光子，吸收的光子 或放出的光子的能量等于始、末两个能级的能量差值 答案：CD
拓展一 氢原子光谱
如图所示为氢原子光谱． (1)仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？ (2)氢原子光谱的谱线波长具有什么规律？
提示：(1)氢原子光谱从左向右谱线间的距离越来越 大． (2)氢原子光谱的谱线波长符合巴耳末公式．
第三章 原子结构之谜
第三节 氢原子光谱 第四节 原子的能级结构
学
习
目
[精品]2019学年高中物理第三章原子结构之谜第三四节氢原子光谱原子的能级结构教学案粤教版选修1
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第三、四节 氢原子光谱 原子的能级结构对应学生用书页码1．原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的光谱，这种光谱被称为原子光谱。
2．每种原子都有自己特定的原子光谱，不同的原子，其原子光谱不同，因而原子光谱被称为原子的指纹。
3．人们把一系列符合巴耳末公式的光谱线称为巴耳末系，其公式为1λ＝R (122－1n 2)。
n ＝3,4,5……4．由于氢原子光谱是分立的，因此我们猜想原子内部的能量也是不连续的，并把此能量称为原子的能级。
5．氢原子的能级公式为E n ＝－Rhcn 2，n ＝1,2,3，其中E 1＝－13.6_eV ，这个最低能级对应的状态称为基态，其他状态称为激发态。
6．处于激发态的氢原子是不稳定的，它会向较低的能级跃迁，跃迁时释放出来的能量以光子的形式向外辐射，辐射出来的能量等于两能级间的能量差。
7．巴耳末系是氢原子从n ＝3,4,5…等能级跃迁到n ＝2的能级时辐射出来的光谱。
对应学生用书页码1.原子光谱(1)概念：原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的光谱，这种光谱被称之为原子光谱。
(2)规律：①每种原子都有自己特定的原子光谱。
②不同的原子，其原子光谱不同，因而，原子光谱被称为原子的“指纹”。
(3)应用：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。
2．氢原子的光谱(1)巴耳末系：从氢气放电管可以获得氢原子的光谱，如图3－3－1所示，在可见光区域内，氢原子光谱有四条谱线，它们分别用符号H α、H β、H γ和H δ表示。
图3－3－11885年，巴耳末发现这四条光谱的波长可以用一个很简单的数学公式表示，这个公式叫巴耳末公式。
氢原子光谱在可见光区域和紫外区的14条谱线满足巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)，n＝3,4,5，…R称为里德伯常量，实验测得R＝1.097×107m－1，巴耳末公式说明氢原子光谱的波长只能取分立值，不能取连续值。
人们把一系列符合巴耳末公式的光谱线统称为巴尔末系。
2015-2016高中物理 第3章 第3、4节 氢原子光谱 原子的能级结构课件 粤教版选修3-5
原子的能级结构
按照经典理论，核外电子在库仑引力作用下绕原子核做圆 周运动．我们知道，库仑引力和万有引力形式上有相似之 处，电子绕原子核的运动与卫星绕地球的运动也一定有某 些相似之处，那么若将卫星 —地球模型缩小是否就可以变
为电子—原子核模型呢？
提示： 不可以．在玻尔理论中，电子的轨道半径只可能是 某些分立的值，而卫星的轨道半径可按需要任意取值．
光．
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
第三章
原子结构之谜
第三节
氢原子光谱
第四节
原子的能级结构
学 习
目 标
1．了解光谱的定义和分类． 2．知道光谱分析的概念和特点． 3．认识氢原子光谱，知道氢原子光谱的实验规律．
栏 目 链 接
4．知道玻尔原子理论基本假设的主要内容．
5 ．了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概 念． 6．能用玻尔原子理论简单解释氢原子模型．
2．氢原子的能级． (1)玻尔的能级假设：
氢原子能级满足：En＝
，n＝1，2，3，…
式中 R为里德伯常量， h为普朗克常量， c 为光速， n 为正整 数，也叫能量量子数． (2)基态．
在正常状态下，氢原子处于最低的能级E1(n＝1)，这个最低
能级状态称为基态．氢原子在基态的能量为－13.6 eV. (3)激发态． 当电子受到外界激发时，可从基态跃迁到较高的能级，较高 能级对应的状态称为激发态．
高中物理 第3章 原子结构之谜 第3节 氢原子光谱课件 粤教版选修3-5
例1 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，它们的波长各是多少？氢原子光谱有什么特 点？
解析：当 n＝3,4 时，氢原子发光所对应的波长最长． 当 n＝3 时，λ11＝1.10×107×212－312， 解得 λ1＝6.5×10－7 m. 当 n＝4 时，λ12＝1.10×107×212－412， 解得 λ2＝4.8×10－7 m.
1．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有莱曼系、帕邢系等， 其中帕邢系的公式为1λ＝R312－n12，n＝4,5,6，…，R＝1.097×107 m－1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求：
(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？ 【答案】(1)1.09×10－6 m (2)3×108 m/s 2.75×1014 Hz
3．谱线间的规律——巴耳末公式
1λ＝____R_2_12_－__n1_2____，n＝3,4,5… 式中 R 称为里德伯常量，R＝1.097×107 m－1. 4．巴耳末系：一系列符合_巴__耳__末__公__式____的光谱线的统称．
二、氢原子光谱的其他线系
自从发现巴耳末系后，人们又在紫外区，红外区及近红外 区发现了氢原子的其他线系，分别是___莱__曼__系_____、_帕__邢__系___、
结束 语 同学们，你们要相信梦想是价值的源泉，相信成
功的信念比成功本身更重要，相信人生有挫折没 有失败，相信生命的质量来自决不妥协的信念， 考试加油。
【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；某种物质发光的线状谱中的明线 是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 特征谱线对照，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 线与所经物质有关，与高温物体无关，C错误；月亮反射到地 面的光是太阳光谱，D项错误．
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第三章原子结构之谜
第三节氢原子光谱
第四节原子的能级结构
A级抓基础
1．下列对于巴耳末公式的说法正确的是( )
A．所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应
B．巴耳末公式只确定了氢原子发光中可见光部分的光的波长
C．巴耳末公式确定了氢原子发光中一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光D．巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长
解析：巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种光的波长，也不能描述其他原子的发光，A、D错误；巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括可见光和紫外光，B错误，C正确．
答案：C
2．(多选)根据玻尔理论，以下说法正确的是( )
A．电子绕核运动有加速度，就要向外辐射电磁波
B．处于定态的原子，其电子做变速运动，但它并不向外辐射能量
C．原子内电子的可能轨道是不连续的
D．原子能级跃迁时，辐射或吸收光子的能量取决于两个轨道的能量差
解析：根据玻尔理论，电子绕核运动有加速度，但并不向外辐射能量，也不会向外辐射电磁波，故选项A错误，B正确．玻尔理论中的假设轨道，就是电子绕核运动可能的轨道半径是量子化的、不连续的，选项C正确．原子在发生能级跃迁时，要放出或吸收一定频率的光子，光子的能量取决于两个轨道的能量差，故选项D正确．
答案：BCD
3．大量原子从n ＝4的激发态向低能态跃迁时，产生的光谱线数是( )
A ．2条
B ．4条
C ．6条
D ．8条
解析：从n ＝4向低能级跃迁有3条，从n ＝3向低能级跃迁有2条，从n ＝2向低能级跃迁有1条，总共6条，即N ＝n （n －1）2.
答案：C
4．欲使处于基态的氢原子激发或电离，下列措施不可行的是( )
A ．用10.2 eV 的光子照射
B ．用11 eV 的光子照射
C ．用14 eV 的光子照射
D ．用11 eV 的电子碰撞 解析：由氢原子能级图算出只有10.2 eV 为第2能级与基态之间的能量差，处于基态的氢原子吸收10.2 eV 的光子后将跃迁到第一激发态，而大于13.6 eV 的光子能使氢原子电离，原子还可吸收电子的能量而被激发或电离，由于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两能级的能量差值，均可认为原子发生能级跃迁或电离，故A 、C 、D 可行．
答案：B
5．汞原子的能级图如图所示，现让一束光子能量为8.8 eV 的单色光照射到大量处于基态(能级数n ＝1)的汞原子上，能发出6种不同频率的色光．下列说法中正确的是( )
A ．最长波长光子的能量为1.1 eV
B ．最长波长光子的能量为2.8 eV
C ．最大频率光子的能量为2.8 eV
D ．最大频率光子的能量为4.9 eV
解析：由题意知，吸收光子后汞原子处于n ＝4的能级，向低能级跃迁时，最大频率的光子能量为(－1.6＋10.4) eV ＝8.8 eV ，最大波长的光子能量为(－1.6＋2.7) eV ＝1.1 eV ，
故A正确．
答案：A
6．氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中( )
A．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大
B．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小
C．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小
D．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大
解析：根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核较远的轨道上运动能量较大，必须吸收一定能量的光子后，电子才能从离核较近的轨道跃迁到离核较远的轨道，故B错；氢原子核外电子绕核做圆周运动，由原子核对电子的库仑力提供向心力，即：
k e2
r2＝
m
v2
r，又
E k＝
1
2
mv2，所以E k＝
ke2
2r
.
由此式可知：电子离核越远，r越大时，电子的动能越小，故A、C错；由r变大时，库仑力对核外电子做负功，因此电势能增大，从而判断D正确．
答案：D
B级提能力
7.(多选)设氢原子由n＝3的状态向n＝2的状态跃迁时放出能量为E、频率为ν的光子．则氢原子( )
A．跃迁时可以放出或吸收能量为任意值的光子
B．由n＝2的状态向n＝1的状态跃迁时放出光子的能量大于E
C．由n＝2的状态向n＝3的状态跃迁时吸收光子的能量等于E
D．由n＝4的状态向n＝3的状态跃迁时放出光子的频率大于ν
解析：原子跃迁时可以放出或吸收能量为特定值的光子，A错；由n＝2的状态向n＝1的状态跃迁时，能量比由n＝3的状态向n＝2的状态跃时要大，所以放出光子的能量大于E，B项正确；由n＝2的状态向n＝3的状态跃迁时吸收光子的能量等于由n＝3的状态向n＝2的状态跃迁时放出的能量E，C项正确；由n＝4的状态向n＝3的状态跃迁时放出光子的能量较小，所以频率小于ν，D项错．
答案：BC
8．如图所示为氢原子的能级图．用光子能量为13.06 eV的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到氢原子发射不同波长的光有( )
A．15种B．10种C．4种D．1种
解析：吸收13.06 eV能量后氢原子处于量子数n＝5的激发态，故可产生10种不同波长的光，故B正确．
答案：B
9.μ子与氢原子核(质子)构成的原子称为μ氢原子，它在原子核物理的研究中有重要作用．如图为μ氢原子的能级示意图，假定光子能量为E的一束光照射容器中大量处于n＝2能级的μ氢原子，μ氢原子吸收光子后，发出频率为ν1、ν2、ν3、ν4、ν5和ν6的光子，且频率依次增大，则E等于( )
A．h(ν3－ν1) B．h(ν3＋ν1)
C．hν3D．hν4
解析：μ氢原子吸收光子后，能发出六种频率的光，说明μ氢原子是从n＝4能级向低能级跃迁，则吸收的光子的能量为ΔE＝E4－E2，E4－E2恰好对应着频率为ν3的光子，故光子的能量为hν3.
答案：C
10．原子从a能级状态跃迁到b能级状态时发射波长为λ1的光子；原子从b能级状态跃迁到c能级状态时吸收波长为λ2的光子，已知λ1>λ2.那么原子从a能级状态跃迁到c能级状态时将要( )
A．发出波长为λ1－λ2的光子
B．发出波长为λ1λ2
λ1－λ2的光子C．吸收波长为λ1－λ2的光子
D．吸收波长为λ1λ2
λ1－λ2的光子
解析：根据题意画出能级图如图所示，则E a－E b＝h c
λ1，E c－E b＝
hc
λ2，
得E c－E a＝h c
λ2－h
c λ1，
设由a到c吸收光子的波长为λ
则h c
λ2－h
c
λ1＝
h
c
λ，
可知λ＝λ1λ2
λ1－λ2，A、B、C错，D正确．
答案：D
11．用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率
分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3>ν2>ν1，则( )
A ．ν0<ν1
B ．ν3＝ν2＋ν1
C ．ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D.1ν1＝1ν2＋1ν3
解析：因为仅发射出三种不同频率的光子，且ν3>ν2>ν1，所以h ν3＝E 3－E 1，h ν2＝E 2－E 1，h ν1＝E 3－E 2，所以h ν3＝h ν2＋h ν1，故B 项对，C 、D 项错；入射光子h ν0＝h ν3，所以ν0>ν1，A 项错．
答案：B
12．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.当氢原子处于基态时，求：
(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？(已知电子质量m ＝9.1×10－31 kg)
解析：(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 21
r 1
，所以电子动能 E k1＝12mv 21＝ke 22r 1＝9×109×（1.6×10－19）2
2×0.53×10－10×1.6×10－19
≈13.6 (eV)． (2)因为E 1＝E k1＋E p1，
所以E p1＝E 1－E k1＝－13.6 ev －13.6 ev ＝－27.2 eV.
(3)设用波长λ的光照射可使氢原子电离： hc
λ＝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.
答案：(1)13.6 eV (2)－27.2 eV (3)9.14×10－8 m。