氢原子光谱ppt课件
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物理选修3-518.3《氢原子光谱》ppt课件
续的
D．该公式包含了氢原子的所有光谱线 解析：巴耳末公式是分析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。 答案：AC
3．氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的光子能量为 ε1，其
次为 ε2，则εε12为 A.2207
小灯泡(灯座)2个，电压表，电源，导线，电键
用电压表测量串联电路的电压
[步骤] 设计电路图并连接实 物图，使两个小灯泡 连接成串联电路。
用电压表测量串联电路的电压
[步骤]
按电路图连接实物图，
U1
使电压表测量小灯泡
L1两端的电压U1
L1
L2
L1
L2
V
S
用电压表测量串联电路的电压
[步骤]
U2
按电路图连接实物图， 使电压表测量小灯泡L2 两端的电压U2
和大人一起读
想一想，说一说：唐僧师徒一行四 人都有谁？各有什么特点？
想想练练
如下图所示,电源由三节新干电池串联组成， 开关闭合后，已知 的示V1 数为1.5V，则 的 示数V为 4.5V, 的示V2 数为 3V。
V
L1
V2
V1
L2
不能用 于光谱 分析
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)
可用于 光谱分 析
1．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．做光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质和
确定物质的组成成分 解析：物体发光的发射光谱分为连续谱和线状谱，A、B 错；
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
4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型课件ppt—高二下学期物理人教版选择性必修第三册6
轨道图
能级图
量子数：按能级由低到高为1、2、3…n(n为 整数) 如：氢原子各能级可表示为
激发态
其他的状态
—— 基态 能量最低的状 态 （ 离核最近 ）
跃迁假设（频率条件) 跃迁：原子由一个能量态变为另一个能量态的过程称为跃迁。 电子从低能级向高能级跃迁
电子从基态向激发态跃迁，电 子克服库仑引力做功， 增大电势能，原子的能量增加 ，要吸收能量
巴耳末公式中的n应该是电子 从量子数分别为n=3,4,5…… 的能级向量子数为2的能级跃 迁时发出的光谱线
巴 耳 末 系
氢原子能级跃迁与光谱图
玻尔理论与巴耳末公式
请同学们用这几个公式推出巴耳末公式
结果与实验值符合的很好
玻尔理论与巴耳末公式
Hδ
Hγ
Hβ
Hα
n=2n=1 n=3 n=4
n=5
n=6
玻尔理论与巴耳末公式
波尔的原子结构假说
玻尔
轨道量子化
玻尔原子 理论的基 能量量子化 本假设
跃迁假说
轨道量子化
1、轨道量子化：针对原子核式结构模型提出
分立轨道
围绕原子核运动的电子轨道 半径只能是某些分立的数值 ，即电子的轨道是量子化的 。电子在这些轨道上绕核的转动 是稳定的，不产生电磁辐射 。
能量量子化（定态）
原子的能量：原子的能量值是核外电子绕原子核运动时的动能 与原子所具有的电势能的总和。原子的不同能量状态
由不连续的亮线组成的光谱叫线状谱。由波长连续分布的光组成的 连在一起的光带叫连续谱。 原子的发射光谱时线状光谱。不同原子的发射光谱不相同
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？
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。
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PPT教学课件
R 称为“普适气体常数 ”
代入： PV PoVo M PoVmol
T
To
M mol To
理想气体物态方程： PV M RT M mol
阿伏伽德罗常数： N A 6.022 1023 mol 1
玻耳兹曼常数： k R 1.38 1023 (J K 1) NA
设：分子质量为 m，气体分子数为N，分子数密度 n。
单个分子速率不可预知，大量分子的速率分布是遵 循统计规律，是确定的，这个规律也叫麦克斯韦速 率分布律。
氢原子光谱
引言
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。
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 结构，很自然氢原子首先被关注。
热现象
热学的研究方法：
1.宏观法. 最基本的实验规律逻辑推理(运用数学) ------称为热力学。
优点：可靠、普遍。 缺点：未揭示微观本质。 2.微观法.
物质的微观结构 + 统计方法 ------称为统计力学 其初级理论称为气体分子运动论(气体动理论) 优点：揭示了热现象的微观本质。 缺点：可靠性、普遍性差。
宏观法与微观法相辅相成。
气体动理论 §1 分子运动的基本概念
一.热力学系统 热力学研究的对象----热力学系统. 热力学系统以外的物体称为外界。 孤立系统:系统和外界完全隔绝的系统
例：若汽缸内气体为系统，其它为外界
二.系统状态的描述 微观量：分子的质量、速度、动量、能量等。
在宏观上不能直接进行测量和观察。 宏观量： 温度、压强、体积等。
2
代入： PV PoVo M PoVmol
T
To
M mol To
理想气体物态方程： PV M RT M mol
阿伏伽德罗常数： N A 6.022 1023 mol 1
玻耳兹曼常数： k R 1.38 1023 (J K 1) NA
设：分子质量为 m，气体分子数为N，分子数密度 n。
单个分子速率不可预知，大量分子的速率分布是遵 循统计规律，是确定的，这个规律也叫麦克斯韦速 率分布律。
氢原子光谱
引言
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。
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 结构，很自然氢原子首先被关注。
热现象
热学的研究方法：
1.宏观法. 最基本的实验规律逻辑推理(运用数学) ------称为热力学。
优点：可靠、普遍。 缺点：未揭示微观本质。 2.微观法.
物质的微观结构 + 统计方法 ------称为统计力学 其初级理论称为气体分子运动论(气体动理论) 优点：揭示了热现象的微观本质。 缺点：可靠性、普遍性差。
宏观法与微观法相辅相成。
气体动理论 §1 分子运动的基本概念
一.热力学系统 热力学研究的对象----热力学系统. 热力学系统以外的物体称为外界。 孤立系统:系统和外界完全隔绝的系统
例：若汽缸内气体为系统，其它为外界
二.系统状态的描述 微观量：分子的质量、速度、动量、能量等。
在宏观上不能直接进行测量和观察。 宏观量： 温度、压强、体积等。
2
氢原子光谱 课件
氢原子光谱课件氢原子光谱课件一、引言氢原子光谱是原子物理学中的重要研究对象，它为我们提供了对量子力学基本原理进行验证的机会。
本文将详细介绍氢原子光谱的基本概念、实验结果以及相关理论解释。
二、氢原子光谱基本概念原子中的电子在吸收或释放能量时，会从一个能级跃迁到另一个能级。
当电子从高能级跃迁到低能级时，会释放出能量，这些能量以光子的形式传播，形成原子光谱。
氢原子光谱就是由氢原子释放出的这些光子组成的光谱。
三、氢原子光谱实验结果通过实验，人们发现氢原子光谱具有非常规律的结构。
其中，主线系包括赖曼系、巴尔末系、布拉开线系等，这些主线系又由许多能级跃迁产生的子系列组成。
每个主线系的频率和波长都可以通过简单的数学公式进行计算，这是氢原子光谱的一个显著特点。
四、氢原子光谱的理论解释量子力学的发展为解释氢原子光谱提供了理论依据。
根据量子力学原理，原子中的电子存在一定的概率分布在不同的能级上。
当电子从一个能级跃迁到另一个能级时，会释放或吸收能量，这是由于电子的波函数在空间上的分布状态发生了变化。
通过求解薛定谔方程，我们可以得到氢原子的能级分布以及电子跃迁所释放的光子频率和波长。
五、总结氢原子光谱的研究不仅提供了对量子力学基本原理进行验证的机会，同时也为原子物理学的发展做出了重要贡献。
通过对氢原子光谱的实验观测和理论分析，我们可以更深入地理解原子内部的结构和电子行为，进一步丰富和发展量子力学理论。
六、参考文献[1] S. R. Sawyer, "Atomic Spectra and the Quantum Theory," Physics Today, vol. 35, no. 4, pp. 42-53, 1982.[2] J. R. Taylor, "An Introduction to Quantum Physics," Academic Press, San Diego, CA, 2012.[3] R. J. Glauber, "Quantum Optics: Proceedings of the Summer School of Theoretical Physics," Springer, New York, NY, 1965.。
氢原子光谱PPT课件
2、氢气发光时的光谱
光谱特点：
1.不连续，只是些亮线组成 2.不同色，每种颜色对应着一种波长 3.不等距，相邻两种光的波长间距不相同
线状谱：只含有一些不连续的亮线的光谱叫做线谱。 线状谱中的亮线叫谱线，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线状谱。线状谱 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，发射的线状谱也不同，每种原 子只能发出具有本身特征的某些波长的光，因此线状 谱的谱线也叫原子的特征谱线。Leabharlann 光 连续谱 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）
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，
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。
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
其 中
m 1,2,3
n m 1, m 2, m 3,
对应一个m构成一个谱线系 每一谱线的波数都等于两项的差数
令
R T (m) m2 ,
T
(n)
R n2
1 T (m) T (n)
T (m),T (n) 称为光谱项。
三、经典理论的困难
物理新课标教科版 氢原子光谱 课件课件PPT
38. 认为自己是接受“天安门”的“检阅”，无权“检阅”“天安门”，是长期形成的思维定势，客观上助长了某些人认为自己有权像“天安门”一样“检阅” 一切，而被检阅者没有同时“检阅天安门”的权利这样一种思路和习惯。人得不到快乐。并且把争取成功的巨大能量消耗殆尽的一个原因是由于 愤恨，因为愤恨是毒化精神的毒剂。励志名言
16、明确的目标和执著的精神几乎可以让你实现任何理想，达成任何目标！ 28. 一切能激发生机的思想都是美好的。敌人只有一个，那就是自私，它能使生命的泉水变得浑浊而枯竭，它能使心灵的天空变得狭窄而阴暗 ，它能使理想的星辰变得昏暗而模糊。努力激发你心中的光明和力量，激发那无私的爱和奉献的喜悦。
26、我允许你走进我的世界，但不允许在我的世界走来走去。 31、出门走好路，出口说好话，出手做好事。 21. 辛苦一年，收益一生。 25. 哪天你的处境非常困难，请你在心中默想：一切都会过去的，明天会好起来的。 15. 人格的完善是本，财富的确立是末。 11. 不要问别人为你做了什么，而要问你为别人做了什么。 5、知识就是力量。 33. 没有天生的信心，只有不断培养的信心。 5. 再长的路，一步步也能走完，再短的路，不迈开双脚也无法到达。 31. 学会在交流时，看着对方的眼睛，真诚而用心地注视。 9、知道自己要干什么，夜深人静，问问自己，将来的打算，并朝着那个方向去实现。而不是无所事事和做一些无谓的事。 30. 学会赞美，赞美可以拉近你和对方的距离。 15、人生难得几回搏，此时不搏更待何时？ 2、希望是厄运的忠实的姐妹。
60. 再长的路，一步步也能走完，再短的路，不迈开双脚也无法到达。 25. 哪天你的处境非常困难，请你在心中默想：一切都会过去的，明天会好起来的。 3、有了成绩要马上忘掉，这样才不会自寻烦恼；有了错误要时刻记住，这样才不会重蹈覆辙；有了机遇要马上抓住，这样才不会失去机会； 有了困难要寻找对策，这样才能迎刃而解。
16、明确的目标和执著的精神几乎可以让你实现任何理想，达成任何目标！ 28. 一切能激发生机的思想都是美好的。敌人只有一个，那就是自私，它能使生命的泉水变得浑浊而枯竭，它能使心灵的天空变得狭窄而阴暗 ，它能使理想的星辰变得昏暗而模糊。努力激发你心中的光明和力量，激发那无私的爱和奉献的喜悦。
26、我允许你走进我的世界，但不允许在我的世界走来走去。 31、出门走好路，出口说好话，出手做好事。 21. 辛苦一年，收益一生。 25. 哪天你的处境非常困难，请你在心中默想：一切都会过去的，明天会好起来的。 15. 人格的完善是本，财富的确立是末。 11. 不要问别人为你做了什么，而要问你为别人做了什么。 5、知识就是力量。 33. 没有天生的信心，只有不断培养的信心。 5. 再长的路，一步步也能走完，再短的路，不迈开双脚也无法到达。 31. 学会在交流时，看着对方的眼睛，真诚而用心地注视。 9、知道自己要干什么，夜深人静，问问自己，将来的打算，并朝着那个方向去实现。而不是无所事事和做一些无谓的事。 30. 学会赞美，赞美可以拉近你和对方的距离。 15、人生难得几回搏，此时不搏更待何时？ 2、希望是厄运的忠实的姐妹。
60. 再长的路，一步步也能走完，再短的路，不迈开双脚也无法到达。 25. 哪天你的处境非常困难，请你在心中默想：一切都会过去的，明天会好起来的。 3、有了成绩要马上忘掉，这样才不会自寻烦恼；有了错误要时刻记住，这样才不会重蹈覆辙；有了机遇要马上抓住，这样才不会失去机会； 有了困难要寻找对策，这样才能迎刃而解。
氢原子光谱和波尔的原子模型ppt课件
Na原子的发射光谱（明线）
H原子的吸收光谱（暗线）
H原子的发射光谱（明线）
吸收光谱和线状谱（发射光谱）的关系：
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。
3.光谱分析
既然每种原子都有自己的特征谱线，我们就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。
4.由于不同的原子具有不同的结构，能级各不
相同，因此辐射（或吸收）的光子频率也不相
同。这就是不同元素的原子具有不同的特征谱
线的原因。
六、玻尔理论的局限性
1.玻尔理论的不足之处在于保留了
经典粒子的观念，仍然把电子的运
动看作经典力学描述下的轨道运动。
2.玻尔理论成功地解释了氢原子光
谱的实验规律。但对于稍微复杂一
1
E1
激
发
态
h E n E m
基态
原子从低能级向高能级跃迁（电子从低轨道向高轨道跃迁）： 吸收光子，原子能量增大
电子从低轨道向高轨道跃迁，电子克服库仑引力做
功，电势能增大，原子的能量增加，要吸收能量。
吸收光子能量：
h E n E m
原子从高能级向低能级跃迁（电子从高轨道向低轨道跃迁）： 辐射光子，原子能量减小
优点：灵敏度高
样本中一种元素的含量达到10-13kg时就可
以被检测到。
利用白炽灯的光谱，能否检测出灯丝的成分？
不能，白炽灯的光谱是连续谱，不是原子
的特征谱线，因而无法检测出灯丝的成分
原子的特征光谱
二、氢原子光谱（发射光谱）的实验规律
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
n=6
n=5
人教版高中物理选择性必修三 第4章第3节氢原子光谱和玻尔的原子模型 课件
四、玻尔原子理论的基本假设
假说3：频率条件（跃迁
假说）
吸
收
基光
子
态
针对原子光谱是线状
谱提出
电子克服库仑力做功增大电
势能，
激
n
E∞
5
4
3
E
5E
4
E
原子的能量增加
跃
发
辐
电子所受库仑力做正功减小电
迁
射
势能，
原子的能量减少
光
子
3
2
E
2
态
= − （
> ）
激
发
态
1
E
1
基
态
新知讲解
五、玻尔理论对氢光谱的解释
光谱研究是探索原子结构的一条重要途径。
氢气光
谱管
分光
镜
高压电
源
新知讲解
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。
新知讲解
二、氢原子光谱的实验规律
新知讲解
二、氢原子光谱的实验规律
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
7 m−1
4
N=
5
N=
6
帕邢系（红
外线）
布喇开系
逢德
系
成功解释了
氢光谱的所
有谱线
新知讲解
五、玻尔理论对氢光谱的解释
新知讲解
五、玻尔理论对氢光谱的解释 Nhomakorabea新知讲解
五、玻尔理论对氢光谱的解释
新知讲解
五、玻尔理论对氢光谱的解释
1.从高能级向低能级跃迁
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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。而 实际上看到的是分立的线状谱。 这些矛盾说明尽管经典物理学理论可以很好地 应用宏观物休，但它不能解释原子世界的现象， 引入新观念是必要的。
21
卢瑟福原子核式模型无法解释氢原子光谱的规律。 原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾
复习 汤姆生通过阴极射线管，发现了电子并测出其 荷质比。
实验结果 绝大多数的粒子沿 着原来方向前进 少数粒子发生较大 偏转
极少数偏转超过90度
1
复习
原子的中心有一 个带正电的原子核， 它集中了原子的全 部正电荷和几乎全 部质量，而电子则 在核外空间绕核旋 转。
2
3
助学目标：
1．通过自主预习，了解光谱的定义和分类。 2．通过自主预习，教师点拨，了解氢原子光谱 的实验规律，知道巴耳末系。 3．通过自主预习，了解经典原子理论的困难。
R
1 12
1 n2
n 2，3,4,
红 外 帕邢系 区
1
R
1 32
1 n2
n 4,5,6,
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，
17
氢原子光谱不是不相关的，而是有内在联系的。 表现在其波数可用一普遍公式来表示：
1
R
1 m2
1 n2
其 中
m 1,2,3
n m 1, m 2, m 3,
对应一个m构成一个谱线系
每一谱线的波数都等于两项的差数
令
R T (m) m2 ,
R T (n) n2
7
观察氢原子的光谱实验：
1.装置： 氢气光谱管
分光镜
高压发生器
2~3kv
8
2、氢气发光时的光谱
光谱特点：
1.不连续，只是些亮线组成 2.不同色，每种颜色对应着一种波长 3.不等距，相邻两种光的波长间距不相同
线状谱：只含有一些不连续的亮线的光谱叫做线谱。 线状谱中的亮线叫谱线，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线状谱。线状谱 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，发射的线状谱也不同，每种原 子只能发出具有本身特征的某些波长的光，因此线状 谱的谱线也叫原子的特征谱线。
9ห้องสมุดไป่ตู้
二、光谱分类：
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 缺失了某些成份的光
此光谱图有何特点？
成因：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。
3.发射光谱与吸收光谱的对应关系：
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）
12
4.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。
13
三、氢原子光谱
1 T (m) T (n)
T (m),T (n) 称为光谱项。
18
19
三、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，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。但 事实上原子是个稳定的系统。
10
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。
11
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
4
早在17世纪，牛顿就发现了日光通过 三棱镜后的色散现象
5
一、什么是光谱？ 光谱：全称是光学频谱，是复色光通过色散系 统（如光栅、棱镜）进行分光后，依照光的波 长（或频率）的大小及强度顺次排列形成的图 案。
6
连续谱：
连续谱： 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。 是否所有物质发的光都是这样的光谱？
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
红
绿
14
巴末耳（瑞士中学数学老师）的研究
15
巴末耳公式
N > 6 的符合巴耳末公式的光谱线（大部分在紫外区，看不见）
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
16
氢原子光谱的其他线系
紫 外 线 区
莱曼线系
1
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
22
光 连续谱 光形成的
谱
光谱的形式：连续分布，一切波长的光都有
光
｛ 线状谱 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
谱
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
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。而 实际上看到的是分立的线状谱。 这些矛盾说明尽管经典物理学理论可以很好地 应用宏观物休，但它不能解释原子世界的现象， 引入新观念是必要的。
21
卢瑟福原子核式模型无法解释氢原子光谱的规律。 原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾
复习 汤姆生通过阴极射线管，发现了电子并测出其 荷质比。
实验结果 绝大多数的粒子沿 着原来方向前进 少数粒子发生较大 偏转
极少数偏转超过90度
1
复习
原子的中心有一 个带正电的原子核， 它集中了原子的全 部正电荷和几乎全 部质量，而电子则 在核外空间绕核旋 转。
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3
助学目标：
1．通过自主预习，了解光谱的定义和分类。 2．通过自主预习，教师点拨，了解氢原子光谱 的实验规律，知道巴耳末系。 3．通过自主预习，了解经典原子理论的困难。
R
1 12
1 n2
n 2，3,4,
红 外 帕邢系 区
1
R
1 32
1 n2
n 4,5,6,
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，
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氢原子光谱不是不相关的，而是有内在联系的。 表现在其波数可用一普遍公式来表示：
1
R
1 m2
1 n2
其 中
m 1,2,3
n m 1, m 2, m 3,
对应一个m构成一个谱线系
每一谱线的波数都等于两项的差数
令
R T (m) m2 ,
R T (n) n2
7
观察氢原子的光谱实验：
1.装置： 氢气光谱管
分光镜
高压发生器
2~3kv
8
2、氢气发光时的光谱
光谱特点：
1.不连续，只是些亮线组成 2.不同色，每种颜色对应着一种波长 3.不等距，相邻两种光的波长间距不相同
线状谱：只含有一些不连续的亮线的光谱叫做线谱。 线状谱中的亮线叫谱线，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线状谱。线状谱 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，发射的线状谱也不同，每种原 子只能发出具有本身特征的某些波长的光，因此线状 谱的谱线也叫原子的特征谱线。
9ห้องสมุดไป่ตู้
二、光谱分类：
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 缺失了某些成份的光
此光谱图有何特点？
成因：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。
3.发射光谱与吸收光谱的对应关系：
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）
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4.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。
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三、氢原子光谱
1 T (m) T (n)
T (m),T (n) 称为光谱项。
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三、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，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。但 事实上原子是个稳定的系统。
10
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。
11
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
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早在17世纪，牛顿就发现了日光通过 三棱镜后的色散现象
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一、什么是光谱？ 光谱：全称是光学频谱，是复色光通过色散系 统（如光栅、棱镜）进行分光后，依照光的波 长（或频率）的大小及强度顺次排列形成的图 案。
6
连续谱：
连续谱： 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。 是否所有物质发的光都是这样的光谱？
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
红
绿
14
巴末耳（瑞士中学数学老师）的研究
15
巴末耳公式
N > 6 的符合巴耳末公式的光谱线（大部分在紫外区，看不见）
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
16
氢原子光谱的其他线系
紫 外 线 区
莱曼线系
1
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
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光 连续谱 光形成的
谱
光谱的形式：连续分布，一切波长的光都有
光
｛ 线状谱 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
谱
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