【高中物理】氢原子光谱和玻尔的原子模型 课件 2022-2023学年高二下学期物理人教版（2019）选择性必修第三册.pptx

氢原子光谱和玻尔的原子模型【学习目标】1了解光谱、线状谱和连续谱等概念，知道氢原子光谱的实验规律。2了解玻尔理论的基本假设的主要内容。能用玻尔原子理论解释氢原子能级图及光谱。3了解玻尔模型的不足之处及原因。1.汤姆孙对阴极射线的研究，汤姆孙提出的原子结构模型。2.卢瑟福的粒子散射实验，卢瑟福提出的原子核式结构模型。粒子散射实验使人们认识到原子具有核式结构，但电子在核外是如何运动的呢?它的能量又是是怎样变化的呢?这节课，我们就通过实验事实来进一步认识这方面的规律。一、光谱1.光谱：用棱镜或光栅可以把物质发出的光按波长展开，获得波长和强度分布的记录。2.光谱的分类线状谱：光谱是一条条分立的亮线。连续谱：光谱是连在一起的光带。（气体）3.特征谱线：每种原子只能发出具有本身特征的某些频率的光4.光谱分析：鉴别物质和确定物质的组成成分，发现新元素含量达到10-1 3kg就可以检测越王剑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原子是稳定的原子光谱是线状谱 分立经典理论的困难 1、轨道假设：原子中的电子在库仑力的作用下，绕原子核做圆周运动，服从经典力学的规律。玻尔原子理论的基本假设氢原子中电子轨道的最小半径 但是，电子轨道半径不是任意的，只有当半径大小符合一定条件时，这样的轨道才是可能的。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。2、能级假设：当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同状态,具有不同能量，所以原子能量也是量子化的。玻尔原子理论的基本假设氢原子在基态（第一能级）的能量：这些量子化的能量值叫能级；原子中这些具有确定能量的稳定状态叫定态。能量最低的状态叫基态，其他状态叫激发态。3、跃迁假设：当电子从能量较高的定态轨道（设能量为Em）跃迁到能量较低的定态轨道（设能量为En，mn）时，它辐射出一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即 玻尔原子理论的基本假设 反之，当电子吸收光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态，吸收的光子的能量同样由两种定态的能量差决定。(频率条件或辐射条件)4 3 2 1 E4E3E2E1定态假设跃迁假设4 3 2 1 E4E3E2E1轨道假设4 3 2 11）氢原子能级图12345n-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540E/eV 布喇开系莱曼系巴耳末系 帕邢系量子数 能级基态激发态+n=1n=2n=3-电子原子核量子数2玻尔理论对氢光谱的解释2)玻尔理论对巴耳末公式的解释理论计算里德伯常量R的值与实验值符合得很好。3)氢原子能级跃迁的可能情况n 能级向低能级跃迁的可能情况：4)解释气体导电时的发光现象 管中原子受到高速运动电子撞击，有可能跃迁到激发态，激发态不稳定，会自发地向低能级跃迁，放出光子，回到基态。5)解释原子的特征谱线原子能级分立，放出光子能量分立，因此原子的发射光谱是一些分立的亮线。不同原子结构不同，能级不同，因此辐射(或吸收)的光子频率也不相同，即不同元素的原子的特征谱线不同。波尔理论的局限性 玻尔理论成功的解释并预言了氢原子辐射的电磁波的问题，但是也有它的局限性。无法解释谱线的强度复杂一点的原子，就无法解释它的光谱现象波尔原因：保留了静电粒子的观念，仍然把电子的运动看做经典力学描述小的轨道运动。修正波尔理论必须彻底放弃经典概念，用电子云概念取代经典的轨道概念建立量子力学汤姆孙发现电子汤姆孙的西瓜模型 粒子散射实验卢瑟福的核式结构模型原子不可割汤姆孙的西瓜模型原子稳定性事实氢光谱实验卢瑟福的核式结构模型矛盾玻尔模型复杂（氦）原子光谱量子力学理论矛盾矛盾否 定 建 立否 定建 立否 定建 立玻尔模型否 定建 立修正修正课堂练习例1：关于原子光谱，下列说法正确的是（）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，可以鉴别物质中含有那些元素ACD课堂练习例2：关于波尔理论，下列说法正确的是（）A.原子的不同定态对应于电子沿不同的圆形轨道绕核运动B.当原子处于激发态时，原子向外辐射能量C.只有当原子处于基态时，原子才不向外辐射能量D.不论当原子处于何种定态，原子都不向外辐射能量AD课堂小结一、氢原子光谱光谱线状谱 连续谱特征谱线 光谱分析氢原子光谱实验规律 无法解释原子的稳定及光谱的不连续问题二、经典理论困难三、玻尔的氢原子模型1.玻尔理论的基本假设轨道假设能级假设跃迁假设2.对氢原子光谱的解释3.玻尔理论的困难