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
粤教版高中物理选修3-5课件 原子的能级结构课件2
其它各能级的关系为：En＝
1 n2
E1
(n＝1,2,3…n是正整数，
叫量子数)，它对应电子在各条可能轨道上运动时的能量(包括动
能和势能)．
E2＝ －3.4 eV E3＝ －1.51 eV E4＝ －0.85 eV …
氢原子的能级图如上面图所示．
电子离核最近的一条可能轨道的半径r1＝0.53×10－10 m； 其它各条可能轨道的半径rn＝n2r1( n＝1,2，3…n是正整数，叫 量子数)．
答案：B
8．下图中画出了氢原子的4个能级，并注明了相应的能量 E.处在n＝4能级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出若干种 不同频率的光波．已知金属钾的逸出功为2.22 eV.在这些光波中， 能够从金属钾的表面打出光电子的总共有( )
()
下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是
A．原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对 应一定的能量
B．原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量 状态不改变，就不会向外辐射能量
C．原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一 定频率的光子
D．原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这 些轨道是不连续的
四、原子跃迁时需注意的问题
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， 如果是一群原子，这些原子核外电子跃迁时就会有各种情况出 现．
2．注意直接跃迁和间接跃迁．原子从一种能量状态跃迁到 另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃 迁，两种情况辐射(或吸收)光子的频率不同．
A．红、蓝—靛
B．黄、绿
C．红、紫
高中物理第三章原子结构之谜第四节原子的能级结构同步备课课件粤教版选修3_5
2.能级状态
(1)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
对应的状态称为基态，氢原子在基态的能量为 －13.6 eV.
(2) 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 、 E1 E3……上，这些能级对应的状态称为激发态.且En＝ 2 . n
3.氢原子能级图
例1 (多选)玻尔在他提出的原子模型中所作的假设有
√
√
A.原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做变速运动，但不向外辐
射能量 的可能轨道的分布是不连续的
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，而电子
C.电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)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
较远的轨道上运动.
1 氢原子各能级的关系为：En＝ 2E1(E1＝－13.6 eV，n＝1,2,3，…) n
3.跃迁 原子从一个能级跃迁到另一个能级时，它辐射或吸收一定频率的光子，
光子的能量由这两种定态的能量差决定，即高能级
发射光子hν＝Em－En Em 低能级 En 吸收光子hν＝Em－En
如图2所示
图2 4.氢光谱线系的形成 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 ，如巴耳末系是氢原子从n＝3、4、5……能级跃迁到n＝2的 能级时辐射出的光谱.
即学即用 判断下列说法的正误. (1)玻尔理论能很好地解释氢原子的巴耳末系.( √ )
(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
解析
答案
例2 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
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．
2013-2014学年高二物理配套课件：3.4 原子的能级结构（粤教版选修3-5）
能级状态 (1)基态：氢原子处于最低 的能级E1(n＝1)，这个最低能级 对应的状态在正常状态下称为基态，氢原子在基态的能量 为 －13.6 eV ．
(2) 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，处于激发态的氢原子是不稳定的，它会向较低的
【变式3】 如图3－4－4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
氢原子发射的不同波长的光有
( )．
图3－4－4
A．15种
B．10种
C．4种
D．1种
解析 处于基态的氢原子吸收入射光子的能量后由低能级向
高能级跃迁，处于不稳定状态，然后由高能级向低能级跃迁，
间接跃迁与直接跃迁 原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能 是直接跃迁，有时可能是间接跃迁．两种情况的辐射(或 吸收)光子的频率数不同．
入射光子与入射电子 若是在光子的激发下引起原子的跃迁，则要求光子的能量 必须等于原子的某两个能级差；若是在电子的碰撞下引起 原子的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的某 两个能级差，两种情况有所不同，要引起注意.
激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的
光．关于这些光，下列说法正确的是
( )．
图3－4－6
A．最容易表现出衍射现象的光是由n＝4能级跃迁到n＝1能 级产生的
B．频率最小的光是由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的 C．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光 D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为
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． 跃迁与电离 原子跃迁时，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．若想把处于某一定态上的原子 的电子电离出去，就需要给原子一定的能量．如基态氢原子 电离，其电离能为13.6 eV，只要能量等于或大于13.6 eV的 光子都能被基态氢原子吸收而电离，只不过入射光子的能量 越大，原子电离后产生的电子具有的动能越大．
粤教版高中物理选修3-5课件第三章第三四节原子的能级结构
(3)玻尔理论对氢原子光谱的解释． ①解释巴耳末公式： 按照玻尔理论，从高能级跃迁到低能级时辐射的光子 的能量为 hν＝Em－En；巴耳末公式中的正整数 n 和 2 正 好代表能级跃迁之前和之后的定态轨道的量子数 n 和 2. ②解释氢原子光谱的不连续性： 原子从较高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等 于前后两能级差，由于原子的能级是分立的，所以放出 的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一 些分立的亮线．
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．
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，这种光谱被称为原子光谱． (2)特点： 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，原子光谱被称为 原子的“指纹”．
(4)玻尔理论的局限性． ①玻尔理论的成功之处：玻尔理论第一次将量子观 念引入原子领域．提出了定态和跃迁的概念，成功地解 释了氢原子光谱的实验规律． ②玻尔理论的局限性：过多地保留了经典理论，对 更复杂的原子发光无法解释．
2．氢原子能级． (1)氢原子的能级图如图所示，从玻尔的基本假设出 发，运用经典电磁学和经典力学的理论，可以计算氢原 子中电子的可能轨道及相应的能量． rn＝n2r1，En＝En21，式中 n＝1，2，3，…其中 r1＝ 0.53×10－10 m，E1＝－13.6 eV. n 取不同的量子数时，可求得各能级的能量值．
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.了解氢原子光谱的不连 续性及各个线系. 2.了解能级结构猜想. 3.知道氢原子能级公式. 4.能够利用能级公式分析 一些有关能级的问题．
2019物理新同步套餐粤教版选修3-5课件：第3章 第3节 氢原子光谱
λ
(式中 n＝3,4,5,6…，R＝1.097×107 m－1)
巴耳末公式 的光谱线统称为巴耳末系． (2)巴耳末系：符合___________
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近红外区 发现了氢原子的某地线系，分 紫外区、红外区 2. 其他线系：在______ ______、_________
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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．
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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．
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1 1 1 (2)巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式，λ ＝R22－n2 n
＝3、4、5、6…(该公式称为巴耳末公式)． 公式中 n 只能取整数，不能连续取值，波长也只会是分立的值． (3)除了巴耳末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线，也都满足与 巴耳末公式类似的关系式．
特定频率 的光，也只能吸收某种 一条明线 ____ 相对应．即原子只能释放出某种 _________ 特定频率的光，而且释放的光和吸收的光的频率是相同的． ________
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(2)光谱分析
原子，确定物体的化学 ①通过对光谱的分析鉴别不同的____ ____组成并发现新元素．
②优点：灵敏度高．
自己特定 的原子光 (2) 科学家观察了大量的原子光谱，发现每种原子都有 _________ 均不相同 ， 指纹”． 谱． 不同的原子， 其原子光谱_________ 因而， 原子光谱被称为原子的“____
2013-2014学年高二物理粤教版选修3-5同步课件：第3章 第3节 氢原子光谱（39张ppt）
基础达标
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 和确定物质的化学组成 解析：由各种谱线的产生机理及区别得C正确． 答案：C
2．对原子光谱，下列说法不正确的是( ) 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．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
___1λ_＝R_212－_n12__________，n＝3,4,5… 式中常数R称为_____里__德__伯_____常量，对于氢原子，实验 测得R的值为1.097×107 m－1.
三、氢原子光谱的其他线系 莱曼系(在_____紫__外_____区)：
1λ＝R112－n12，n＝2,3,4…
帕邢系(在________区)2－n12
知当电子从n大于2的轨道
跃迁到n等于2的轨道时，所得到的谱线都属于巴耳末线系．所
得到的线系可以有无数条．但在可见光区域只有4条光谱线．故
正确的是B、C、D.
答案：A
5．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
7
2
C.9
D.9
解析：由巴耳末公式1λ＝R212－n12，n＝3,4,5…
解析：由于巴耳末是利用当时已知的、在可见光区的14条 谱线做了分析总结出来的巴耳末公式，并不是依据核式结构理 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 是氢原子实际只有若干特定频率的光，由此可知C、D正确．
答案：CD
2019-2020年高中物理 第3章 第3、4节 氢原子光谱 原子的能级结构学案 粤教版选修3-5
2019-2020年高中物理 第3章 第3、4节 氢原子光谱 原子的能级结构学案 粤教版选修3-5玻尔的原子模型⎩⎪⎨⎪⎧⎩⎪⎨⎪⎧内容对光谱的解释能级及能级跃迁应用⎩⎪⎨⎪⎧解释氢原子的发光现象根据能级跃迁计算光子的能量、波长等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＝，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En ＝，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．基础达标1．(多选)关于玻尔原子理论的基本假设，下列说法中正确的是(AB )A ．原子中的电子绕原子核做圆周运动，库仑力提供向心力B ．电子绕核运动的轨道半径只能取某些特定的值，而不是任意的C ．原子的能量包括电子的动能和势能，电子动能可取任意值，势能只能取某些分立值D ．电子由一条轨道跃迁到另一条轨道上时，辐射(或吸收)的光子频率等于电子绕核运动的频率解析：由玻尔理论知，A 、B 正确；因电子轨道是量子化的，所以原子的能量也是量子化的，C 错误；电子绕核做圆周运动时，不向外辐射能量，原子辐射的能量与电子绕核运动无关，D 错误．2．大量氢原子从n ＝5的激发态，向低能级跃迁时，产生的光谱线条数是(D )A ．4条B ．6条C ．8条D ．10条解析：由题意可知，当大量氢原子从n ＝5能级跃迁时，有C25＝10条光谱线产生．3．下列物质产生的光谱是线状谱的是(D )A ．炽热的钢水B．发亮的白炽灯C．炽热的高压气体D．固体或液体汽化成稀薄气体后发光解析：炽热的固体、液体和高压气体产生的光谱是连续谱．4．(多选)关于玻尔的原子模型，下述说法中正确的有(BD)A．它彻底否定了卢瑟福的核式结构学说B．它发展了卢瑟福的核式结构学说C．它完全抛弃了经典的电磁理论D．它引入了普朗克的量子理论解析：玻尔的原子模型在核式结构模型的前提下提出轨道量子化、能量量子化及能级跃迁，故A错误、B正确，它的成功就在于引入了量子化理论，缺点是被过多引入的经典力学所困，故C错误、D正确．5．一群氢原子处于同一较高的激发态，它们向较低激发态或基态跃迁的过程中(B) A．可能吸收一系列频率不同的光子，形成光谱中的若干条暗线B．可能发出一系列频率不同的光子，形成光谱中的若干条亮线C．只吸收频率一定的光子，形成光谱中的一条暗线D．只发出频率一定的光子，形成光谱中的一条亮线解析：当原子由高能级向低能级跃迁时，原子将发出光子，由于不只是两个特定能级之间的跃迁，所以它可以发出一系列频率的光子，形成光谱中的若干条亮线．6．(多选)有关原子光谱，下列说法正确的是(BD)A．原子光谱不能反映原子结构特征B．氢原子光谱跟氧原子光谱是不同的C．太阳光谱是连续谱D．鉴别物质的成分可以采用光谱分析解析：不同的原子发出的谱线不相同，每一种原子都有自己的特征谱线，利用光谱分析可以用来确定元素，原子光谱可以间接反映原子结构的特征，故B、D正确，A错误．太阳光谱是不连续的，故C不正确．能力提升7．氢原子的能级图如图所示．欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子，则该氢原子需要吸收的能量至少是(A)A．13.60 eV B．10.20 eVC．0.54 eV D．27.20 eV解析：要使氢原子变成氢离子，是使氢原子由低能级向高能级跃迁，需要吸收的能量大于等于ΔE＝En－E1＝0－(－13.60) eV＝13.60 eV，选项A满足题意．8．根据玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是(C)A．若氢原子由能量为En的定态向低能级跃迁，则氢原子要辐射的光子能量为hν＝En B．电子沿某一轨道绕核运动，若圆周运动的频率为ν，则其发光的频率也是νC．一个氢原子中的电子从一个半径为ra的轨道自发地直接跃迁到另一半径为rb的轨道，已知ra>rb，则此过程原子要辐射某一频率的光子D．氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁解析：原子由能量为En的定态向低能级跃迁时，辐射的光子能量等于能级差，与En 不相等，故A错；电子沿某一轨道绕核运动，处于某一定态，不向外辐射能量，故B错；电子由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道，能级降低，因而要辐射某一频率的光子，故C正确；原子吸收光子后能量增加，能级升高，故D错．9．氢原子部分能级的示意图如图所示，不同色光的光子能量如下表所示：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) A．红、蓝—靛 B．黄、绿C．红、紫 D．蓝—靛、紫解析：本题意在考查考生对氢原子能级的理解，并能正确结合电磁波谱解决氢原子跃迁的能级问题．由七种色光的光子的不同能量可知，可见光光子的能量范围在1.61～3.10 eV，故可能是由第4能级向第2能级跃迁过程中所辐射的光子，E1＝－0.85 eV－(－3.40)eV＝2.55 eV，即蓝—靛光；也可能是氢原子由第3能级向第2能级跃迁过程中所辐射的光子，E2＝－1.51 eV－(－3.40)eV＝1.89 eV，即红光．10．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)有可能放出几种不同能量的光子？(2)在哪两个能级间跃迁时，所发出的光子波长最长？波长是多少？解析：(1)由N＝，可得N＝＝6种；(2)氢原子由第四能级向第三能级跃迁时，能级差最小，辐射的光子能量最小，波长最长，根据hν＝E4－E3＝－0.85－(－1.51) eV＝0.66 eV，λ＝＝答案：(1)6 (2)第四能级向第三能级 1.88×m。
高二物理配套课件3.3 氢原子光谱(粤教版选修3-5)
三、原子光谱
原子光谱：某种原子的气体通电后可以发光并产生固定不 变的 光谱 ，这种光谱称为 原子光谱 ．
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 ． 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 .
一、氢原子光谱光谱 1 巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式 ＝ λ
(1)可见光区有四条，大部分在 紫外 (2)光谱是几条分离的 亮线 ．
区．
谱线间的规律——巴耳末公式 1 1 1 R22－n2 ＝ ，n＝3，4，5…. λ
式中 R 称为里德伯常量，R＝1.097×107 m－1. 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
R R 末公式，其光谱的特点 (1) 从红外区到紫外区呈现多条具有确定波长的谱线 Hα 、 Hβ 、
Hγ 、 Hδ 等．利用专门的仪器和方法，可以测得它们的波
长． (2) 从长波到短波， Hα ～ Hδ 等谱线间的距离越来越小，表现 出明显的规律性．
二、光谱及光谱分析 原子光谱：稀薄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．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
(1)1.09×10－6 m (2)3.0×108 m/s 2.75×1014 Hz
答案
借题发挥
巴耳末公式是用来计算氢原子光谱中的可见光范
围，记牢巴耳末系公式及条件是解好此类题的关键．
1 1 1 【变式 1】 (双选)下列对于巴耳末公式 ＝R22－n2的理解， λ
正确的是
(
粤教版选修(3-5)3.4《原子的能级结构》word学案
3.4 原子的能级结构 学案【学习目标】（1）了解原子的能级、跃迁、能量量子化以及基态和激发态等概念。
（2）了解原子能量量子化的提出，理解原子发射与吸收光子的频率与能级差的关系。
（3）知道氢原子的能级公式，以及能利用此分析一些有关原子能级的问题（4）能用原子的能级结构解释氢原子光谱的不连续性【学习重点】氢原子的能级结构及量子化的理解。
【知识要点】1．玻尔的原子理论（1）能级（定态）假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。
这些状态叫定态。
（本假设是针对原子稳定性提出的）（2）跃迁假设：原子从一种定态（设能量为E n ）跃迁到另一种定态（设能量为E m ）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即 n m E E h -=ν（h 为普朗克恒量）（本假设针对线状谱提出）（3）轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形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的分布也是不连续的。
（针对原子核式模型提出，是能级假设的补充）2.玻尔根据经典电磁理论和牛顿力学计算出氢原子的电子的各条可能轨道半径和电子在各条轨道上运动时的能量（包括动能和势能）公式：轨道半径：12r n r n = n=1，2，3……能 量： 121E n E n = n=1，2，3…… 式中r 1、E 1、分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量，r n 、E n 分别代表第n 条可能轨道的半径和电子在第n 条轨道上运动时的能量，n 是正整数，叫量子数。
3．氢原子的能级图从玻尔的基本假设出发，运用经典电磁学和经典力学的理论，可以计算氢原子中电子的可能轨道半径和相应的能量。
（1）氢原子的大小：氢原子的电子的各条可能轨道的半径r n ： r n =n 2r 1，r 1代表第一条（离核最近的一条）可能轨道的半径r 1=0.53×10-10 m例：n=2， r 2=2.12×10-10 m（2）氢原子的能级：①原子在各个定态时的能量值E n 称为原子的能级。
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]；
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 ．
6
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．
16-17物理粤教版选修3-5 第三章第四节原子的能级结构 课件 精品
3．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，光子的能量由这两种定态的能量差决定级
Em吸收光子hν＝
Em－
低能级
En
En.可见，电子如果从一个轨道
到另一个轨道，不是以螺旋线的形式改变半径大小的，而是
从一个轨道上“跳跃”到另一个轨道上．玻尔将这种现象叫
正常情况下氢原子处于最低能级 E1(n＝1)，这个状态称为 __基__态___，其他状态称为__激__发__态____．
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．
[解析] (1)这群氢原子的能级如图所示，由图可以判断，这 群氢原子可能发生的跃迁共有6种，所以它们的谱线共有6条.
(2)频率最大的光子能量最大，对应的跃迁能级差也最大，即 从 n＝4 跃迁到 n＝1 发出的光子能量最大，根据 hν＝Em－ En，En＝En21可知，发出光子的能量
hν＝E1412－112
[答案] (1)6 (2)3.1×1015 Hz (3)1.884×10－6 m
2．(单选)(2012·高考四川卷改编)如图为氢原子能级示意图 的一部分，则氢原子A( )
A．从n＝4能级跃迁到n＝3能级比从n＝3能级跃迁到n＝2能 级辐射出电磁波的波长长 B．从n＝5能级跃迁到n＝1能级比从n＝5能级跃迁到n＝4能 级辐射出电磁波的速度大 C．若要从低能级跃迁到高能级，必须吸收光子 D．从高能级向低能级跃迁时，氢原子核一定向外放出能量
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．
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提示：(1)氢原子的定态能量包括两种能量：电子绕核运动的动
能及电子—氢原子核系统的电势能．
在研究电势能时我们通常取无穷远处作为零势能，设电子距核
的半径为r，电子质量为m，由
＝
可知电子的动能Ek
＝
，
而电势能的表达式为Ep＝ ，两者之和即为轨道能量E
＝Ek＋Ep＝
(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
1．原子的能级结构猜想．
(1)原子的能量．电子绕原子核运动时具有动能，它与原子核
之间具有相互作用，因此电子——原子核这个系统也具有势
能，两者之和为原子的能量．
栏 目
(2)原子的能级．由于氢原子光谱是分立的，因此我们猜想原 链
接
子内部的能量也是不连续的，我们把原子内部不连续的能量
称为原子的能级．
2．氢原子的能级．
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，知道原子理论基本假设的主要内容．
目 链
5．了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概 接
念．
6．能用玻尔原子理论简单解释氢原子模型．
能级对应的状态称为激发态．
(4)氢原子的能级图． 氢原子的能级图如图所示．
栏 目 链 接
3．注意．
(1)若使原子电离，外界必须对原子做功输入能量，使电子
摆脱它与原子核之间的库仑力的束缚，所以原子电离后的
能量比原子其他状态的能量都高．我们把原子电离后的能
量记为0，即选取电子离核无穷远处即电子和原子核间无作
栏 目 链 接
解析：由氢原子能级图可知，量子数n越大，能级越密，所 以C对． 答案：C ►课堂训练 2．氢原子的基态能量为E1，如图所示，四个能级图正确代 表氢原子能级的是(C)
解析：由玻尔能级假设En＝E1可知，选项C对
原子的能级跃迁
为什么氢原子的定态能量为负值？氢原子由低能级跃迁到高能
级的过程中动能如何变化？电势能Ep及轨道能量如何变化？
式
R称为里德伯常量，实验测得R＝1.097×
，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 栏
目
们把一系列符合巴耳末公式的光谱线统称为巴耳末系．
链
接
(2)其他公式．
氢原子光谱在红外区和紫外光区的其他谱线满足与巴耳末公
式类似的其他公式．如莱曼系在紫外区，公式为
n＝2，3，4，…
(3)广义巴耳末公式． 氢原子光谱的所有谱线满足广义巴耳末公式
些特征谱线相应的元素．
答案：C
方法总结：太阳光谱是吸收光谱，不是连续的．通过太阳光谱
中的暗线与发射光谱的明线相对应，可确定太阳大气的组成．
►课堂训练
1．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(B)
栏
A．利用高温物体的连续谱就可以鉴别其组成成分
目 链
B．利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分
接
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谱，可以确定月亮的化学组成
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；
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
栏 目
D．太阳内部存在着相应的元素
链
接
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
式中的m和n均为正整数，且n＞m.
3．注意．
栏
目
(1)在氢原子光谱图中的可见光区内，随着波长的逐渐减小，相 链
邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性．
接
(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．
栏 目
用力时氢原子的能量为零，则其他状态下的能量值均为负 链
接
值．
(2)轨道与能量：对氢原子而言，核外的一个电子绕核运行
时，若半径不同，则对应着的原子能量也不同，轨道半径
越大，即n值越大，氢原子能量越高．
在氢原子能级图中，横线间的距离越大，代表氢原子 能级差越大，下列能级图中，能形象表示氢原子最低的四个 能级是( )
氢原子光谱
可用于光谱分析的有哪几种光谱？
提示：可用于光谱分析的有明线光谱和吸收光谱
栏
目
链
接
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．
栏 目
2．氢原子的光谱．
链
接
(1)巴耳末系：从氢气放电管可以获得氢原子的光谱，如图所
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Hα、Hβ、Hγ和Hδ表示．
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
栏
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 目
链
暗线，这些暗线与所经物质有关，与高温物体无关，C错 接
误；月亮反射到地面的光是太阳光谱，D项错误．
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．