《氢原子光谱和玻尔的原子模型》优课一等奖课件.pptx

1、氢原子光谱和玻尔的原子氢原子光谱和玻尔的原子模型模型 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。一、光谱一、光谱 1.1.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。分类：发射光谱可分为两类：连续光谱和明线光谱。定义：物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。一、光谱一、光谱 2. 2.发射光谱发射光谱 连续分布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。炽热的固体炽热的固体、液体和高压气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

2、成连续光谱。一、光谱一、光谱 （1 1）连续光谱）连续光谱 只含有一些不连续的亮线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。稀薄稀薄气体或气体或金属的蒸气的发射光谱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，因此明线光谱明线光谱的谱线的谱线也叫原子的特征谱线也叫原子的特征谱线。一、光谱一、光谱 （2 2）明线光谱）明线光谱 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

3、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、光谱一、光谱 3. 3.吸收光谱吸收光谱钨丝白炽灯的光谱铁电极弧光的光谱分子状态的氢光谱钡光谱 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。它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10-13kg时就可以被检测到。二二、氢原子光谱的实验规律、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

4、是探索原子结构的一条重要途径。氢气光谱管氢气光谱管分光镜分光镜高压电源高压电源二二、氢原子光谱的实验规律、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。二二、氢原子光谱的实验规律、氢原子光谱的实验规律二二、氢原子光谱的实验规律、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。巴耳末公式：巴耳末公式：里德伯常量里德伯常量三三、经典理论的困难、经典理论的困难矛盾一：无法解释原子的稳定性矛盾二：无法解释原子光谱的分立性核外电子绕核运动核外电子绕核运动辐射电磁波辐射电磁波事实上事实上：原子原子是稳定的是稳定的事实上：辐射事实上：辐

5、射电磁波电磁波频率频率只是某些只是某些确定值确定值电子轨道半径连续变小电子轨道半径连续变小原子不稳定原子不稳定辐射电磁波频率连续变化辐射电磁波频率连续变化四、玻尔原子理论的基本假设四、玻尔原子理论的基本假设假说假说1 1：轨道量子化：轨道量子化针对原子核式结构模型提出针对原子核式结构模型提出 围绕围绕原子核运动的电子轨道半径只能原子核运动的电子轨道半径只能是某些是某些分立分立的数值。且电子在这些轨道上的数值。且电子在这些轨道上绕核的转动是绕核的转动是稳定的稳定的，不产生电磁辐射，不产生电磁辐射，也就是说，电子的轨道是量子化的。也就是说，电子的轨道是量子化的。四、玻尔原子理论的基本假设四、玻尔原

6、子理论的基本假设假说假说2 2：定态（：定态（能级能级）假说）假说针对原子的稳定性提出针对原子的稳定性提出 电子电子在不同的轨道上运动，原子处于在不同的轨道上运动，原子处于不同的状态不同的状态。根据。根据玻尔理论，电子只能玻尔理论，电子只能在在特定特定轨道上运动，因此，原子的能量也只轨道上运动，因此，原子的能量也只能取一系列特定能取一系列特定的值的值。这些量子化的能量。这些量子化的能量值叫作值叫作能级能级。原子中这些具有确定。原子中这些具有确定能量能量的的稳定状态，称为稳定状态，称为定态定态。能量最低的能量最低的状态状态叫叫作作基态基态，其他，其他的状态叫作的状态叫作激发态激发态。四、玻尔原子

7、理论的基本假设四、玻尔原子理论的基本假设能级：能级：量子化的能量值量子化的能量值。定态：原子定态：原子中这些具有确定中这些具有确定能量能量的的稳定状态。稳定状态。基态基态：能量能量最低的状态（离核最近最低的状态（离核最近）。）。激发态：其他激发态：其他的的状态。状态。1 12 23 3假说假说2 2：定态（：定态（能级能级）假说）假说针对原子的稳定性提出针对原子的稳定性提出E E4 41 12 23 34 45 5E E1 1E E3 3E E2 2E E5 5E En n基态基态激激发发态态四、玻尔原子理论的基本假设四、玻尔原子理论的基本假设假说假说3 3：频率：频率条件（条件（跃迁假说跃迁

8、假说）针对原子光谱针对原子光谱是线状谱是线状谱提出提出E E4 412345E E1 1E E3 3E E2 2E E5 5E En n基态基态激激发发态态四、玻尔原子理论的基本假设四、玻尔原子理论的基本假设假说假说3 3：频率：频率条件（条件（跃迁假说跃迁假说）针对原子光谱针对原子光谱是线状谱是线状谱提出提出E E4 412345E E1 1E E3 3E E2 2E E5 5E En n基态基态激激发发态态激激发发态态跃跃 迁迁电子克服电子克服库仑力库仑力做功增大电势能做功增大电势能，原子原子的能量增加的能量增加吸收光子吸收光子电子所受库仑力做正功减小电势能电子所受库仑力做正功减小电势能，

9、原子原子的能量减少的能量减少辐射光子辐射光子基基态态五、五、玻尔理论对氢光谱的解释玻尔理论对氢光谱的解释r rn n = = n n2 2r r1 1E En n = = E E1 1/ /n n2 2r r1 1 = 0.053 nm = 0.053 nm （n n = 1= 1，2 2，3 3，） 玻尔玻尔从上述假设出发，利用库仑定律和牛顿运动定律，计算出了氢电子从上述假设出发，利用库仑定律和牛顿运动定律，计算出了氢电子可能的轨道半径和对应的能量值。可能的轨道半径和对应的能量值。E E1 1 = -13.6eV= -13.6eV五、五、玻尔理论对氢光谱的解释玻尔理论对氢光谱的解释赖曼系（紫

10、外线）赖曼系（紫外线）巴耳末系（可见光）巴耳末系（可见光）帕邢系（红外线）帕邢系（红外线）布喇开系布喇开系逢德系逢德系N=1N=1N=2N=2N=3N=3N=4N=4N=5N=5N=6N=6成功解释了氢光成功解释了氢光谱的所有谱线谱的所有谱线+ +五、五、玻尔理论对氢光谱的解释玻尔理论对氢光谱的解释五、五、玻尔理论对氢光谱的解释玻尔理论对氢光谱的解释五、五、玻尔理论对氢光谱的解释玻尔理论对氢光谱的解释五、五、玻尔理论对氢光谱的解释玻尔理论对氢光谱的解释 1. 1.从从高能级向低能级高能级向低能级跃迁跃迁 发射发射光子：以光子：以光子形式光子形式辐射出去辐射出去（原子发光现象（原子发光现象）。）

11、。 2. 2.从从低能级向高能级低能级向高能级跃迁跃迁 （1 1）吸收光子）吸收光子 对于对于能量大于或等于能量大于或等于13.6eV13.6eV的的光子（光子（电离电离）；对于）；对于能量能量小于小于13.6eV13.6eV的的光子（光子（要么要么全被吸收，要么不吸收全被吸收，要么不吸收）。）。 （2 2）吸收）吸收实物粒子能量实物粒子能量 只要只要实物粒子动能足以使氢原子向高能级跃迁，就能被实物粒子动能足以使氢原子向高能级跃迁，就能被氢原子氢原子吸收全部或部分动吸收全部或部分动能而使氢原子向高能级跃迁，能而使氢原子向高能级跃迁，多余能量多余能量仍为实物粒子的动能。仍为实物粒子的动能。六、六

12、、玻尔理论的局限性玻尔理论的局限性汤姆孙发现电子汤姆孙发现电子汤姆孙的枣汤姆孙的枣糕模型糕模型卢瑟福的核卢瑟福的核式结构模型式结构模型原子不可割原子不可割汤姆孙的枣汤姆孙的枣糕模型糕模型原子稳定性原子稳定性事实事实氢氢光谱实验光谱实验卢瑟福的核卢瑟福的核式结构模型式结构模型出现矛盾出现矛盾复杂（氦）复杂（氦）原子原子光谱光谱波尔模型波尔模型出现矛盾出现矛盾出现矛盾出现矛盾否定否定建立建立否定否定建立建立否定否定建立建立波尔模型波尔模型否定否定量子力学量子力学 理论理论建立建立电子云电子云1按照波尔理论，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上，有关能量变化的说法中，正确的是（ ） A电子的动能变大，电势能变大，总能量变大B电子的动能变小，电势能变小，总能量变小C电子的动能变小，电势能变大，总能量不变D电子的动能变小，电势能变大，总能量变大D DC C3欲使处于基态的氢原子被激发，下列可行的措施是（ ）A用10.2eV的光子照射B用11eV的光子照射C用14eV的光子照射D用11eV的电子碰撞ACDACD4一群处于基态的氢原子吸收某种单色光的光子后，只能发出频率为 1、2、 3 的三种光子，且 1 2 3 ，则 （ ） A被氢原子吸收的光子的能量为 h1 B被氢原子吸收的光子的能量为 h2 C 1 = 2+ 3D被氢原子吸收的光子的能量为 h1+ h2+ h3ACAC