2019-2020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3-5

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1、2019-2020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3-51．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＝R(－)。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E1＝－13.6_eV，这个最低能级对应的状态称为基态

2、，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。氢原子光谱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

3、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Hα、Hβ、Hγ和Hδ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＝R(－)，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。(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

4、式类似的其他公式。如莱曼系在紫外区，公式为＝R(－)，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＝R(－)式中的m和n均为正整数，且n＞m。(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。1．(双选)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谱是连续光谱B．各种原子的线状谱中的明线和

5、它的吸收谱中的暗线必定一一对应C．气体发出的光只能产生线状谱D．甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气可得到甲物质的吸收光谱解析：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，所以B选项对。而气体发光时，若是高压气体发光形成连续谱，若是稀薄气体发光形成线状谱，故C选项也不对。甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气后，看到乙物质的吸收光谱，所以上述选项中A也正确，而D不正确。答案：AB原子的能级结构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

6、，两者之和为原子的能量。(2)原子的能级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，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(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－13.6eV。(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。(4)氢原子的能级图氢原子的能级图如图3－3－2

7、所示。图3－3－2(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用力时氢原子的能量为零，则其他状态下的能量值均为负值。(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。2．氢原子的基态能量为E1，如图3－3－3所示，四个能级图正确代表氢原子能级的是(　　)图3－3－3解析：由玻尔能级假设En＝E1可知，选项C对

8、。答案：C原子的能级跃迁1.原子的能级跃迁的概念跃迁是指电子从一个能级变化到另一