氢原子光谱和原子的能级结构(学案)

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1、氢原子光谱和原子的能级结构（学案）班级姓名2014/5/5【学习目标】1、了解光谱、连续谱和线状谱等概念。知道氢原子光谱的实验规律2、知道经典物理的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱分立特性。3、能说出玻尔原子理论的主要内容；理解能级、能级跃迁、能量量子化以及基态、激发态的概念。【学习过程】一、光谱1、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）的大小顺次排列形成的图案。（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

2、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。明线光谱川的亮线叫谱线，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、氢原子光谱特点：（1）不连续，只是些组成。（2）不同色，每种颜色对应着一种o（3）不等距，相邻两种光的波长间距。二、光谱分类1、发射光谱：物

3、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：光谱和光谱。2、吸收光谱：在连续光谱上了某些成份的光成因：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：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。因此吸收光谱屮的暗谱线，也是原子的特征谱线。三、光谱分析及应用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物质的化学组

4、成。这种方法叫做光谱分析。1、检测半导体材料硅和错等的纯度2、发现新元素3、利用光谱分析可以研究天体的物质成分4、利用光谱分析可以研究原子结构四、氢原子光谱的实验规律1、巴耳末系：氢原子的四条光谱线的波长满足巴耳末数学公式。2、巴耳末公式反映了氢原子辐射的分立特征。3、氢原子光谱的其他线系4•卢瑟福的核式结构模型正确地指出了的存在，很好的解释了，但是经典的物理学既无法解释原子的,又无法解释原子光谱的特征。五、能级结构猜想一一玻尔原子理论三条假设1、能级（定态）假设：原子只能处于一系列的能量状态中，在这些状态中原子是的,电子虽然绕核运

5、动，但并不向外。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EQ跃迁到另一种定态（设能量为EQ时，它一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即hv=Etn-En（h为普朗克常量）跃迁是指电子从某一轨道跳到另一轨道，而电子从某一轨道跃迁到另一轨道对应着原子就从一个能量状态（定态）跃迁到另一个能量状态（定态）.1•跃迁时电子动能、原子电势能与原子能量的变化当轨道半径减小时，库仑引力做正功，原子的电势能Ep减小，电子动能增大，原子能量减小.反Z,轨道半径增大时，原子电势能增大，电子动能

6、减小，原子能量增大.2.使原子能级跃迁的两种粒子一光子与实物粒子（1）原子若是吸收光子的能量而被激发，其光子的能量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.（2）原子还可吸收外来实物粒子（例如自rtl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，所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值（E二En-Ej,均可使原子发生能级跃迁.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

7、的可能轨道的分布也是的。六、氢原子的能级1、能级：在玻尔的原子理论中，原子只能处于一系列能量状态，在每个状态中，原子的能量值都是，各个确定的能量值叫做能级。2、氢原子能级结构图。根据玻尔理论，氢原子在不同能级上的能量和相应的电子轨道半径为：能量：（其中E,^-13.6eV）轨道半径：（其屮r,=0.53X1O'10m）根据以上结果，把氢原子所有可能的能量值画在一张图上，就得到了氢原子的能级结构图：3、玻尔理论对氢原子光谱特征的定性解释。在正常或稳定状态时，原子尽可能处于最低能级，电子受核的作用力最大而处于离核最近的轨道，这时原子的状

8、态叫做;电子吸收能量后，从基态跃迁到较高的能级，这时原子的状态叫做,当电子从高能级跃迁到低能级时，原子会能量；当电子从低能级跃迁到高能级时，原子要能量。【课堂反馈】1、（双选）关于光谱,下面说法中正确的是（）A.炽热的液体发射连续光谱