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(共18張PPT)
4.氫原子光譜和玻爾的原子模型
2.光譜分類
(1)發射光譜
:物體發光直接產生的光譜
①連續譜：
②線狀譜：
光譜是一條條的亮線
主要是原子，或者稀薄氣體等
1.定義:用棱鏡或光柵可以把物質發出的光按波長(頻率)展開,獲得光的波長(頻率)和強度分布的記錄,即為光譜。
一.光譜
光譜是連在一起的光帶(一切波長的光)
熾熱固體,液體.高壓氣體(如白熾燈絲.燭焰.熾熱鋼水發出的光）
原子只發出幾種特定頻率的光，不同原子的亮線位置不同，說明不同原子發出光的頻率不一樣，光譜中的亮線稱為原子的特征譜線，
它可以鑒別物質和確定物質的組成成分.
光譜分析
光譜分析的優點：靈敏度高，樣本中一種元素的含量達到10－13 kg時就可以被檢測到。
用光譜還能確定遙遠星球的物質成分
(2).吸收光譜
暗線光譜
思考:平時我們看到的太陽光是連續光譜嗎？
太陽的光譜是吸收光譜
高溫物體發出的光(連續譜),通過物質時,某些波長的光被物質吸收后(該波長譜線缺失)產生的光譜,叫做吸收光譜。
實驗表明，低溫氣體原子吸收的光，恰好就是這種原子在高溫時發出的光
因此吸收光譜中的暗線與發射光譜中明線相對應(一一對應)，也是原子的特征譜線
單獨的鈉原子發出的明線光譜
白光經過低溫鈉原子氣體吸收后的暗線光譜
明線光譜和吸收光譜中的譜線都是原子的特征光譜，都可以用于光譜分析鑒別物質。
二、氫原子光譜的實驗規律
氫原子在可見光區的四條譜線
氫原子只能發出一系列特定波長的光
可見光區
紫外區
紅外區
1885年，巴耳末對氫原子在可見光區的四條譜線作了分析，發現這些譜線的波長λ滿足一個簡單的公式：
n ＝3，4，5，…
R∞里德伯常量，實驗測得的值為R∞＝ 1.10×107m-1
巴耳末公式:
巴耳末系
反映了氫原子輻射波長的分立特征
巴爾末公式適用于整個巴耳末系(可見光和紫外光)
氫原子光譜的其他線系
萊曼線系
紅外區還有三個線系
帕邢系
布喇開系
普豐特系
n＝2，3，4，...
n＝4，5，6，...
n＝5，6，7，...
n＝6，7，8，...
可見光區
紅外區
紫外區
1.(多選)對原子光譜，下列說法正確的是(　　)
A.線狀譜和吸收光譜可用于光譜分析
B.由于原子都是由原子核和電子組成的，所以各種原子的原子光譜是相同的
C.各種原子的原子結構不同，所以各種原子的原子光譜也不相同
D.連續譜可以用來鑒別物質中含哪些元素
AC
2. (多選)下列關于特征譜線的幾種說法，正確的有(　　)
A.線狀譜中的亮線和吸收光譜中的暗線都是特征譜線
B.線狀譜中的亮線是特征譜線，吸收光譜中的暗線不是特征譜線
C.線狀譜中的亮線不是特征譜線，吸收光譜中的暗線是特征譜線
D.同一元素的吸收光譜中的暗線與線狀譜中的亮線是相對應的
AD
3. 對于巴耳末公式，下列說法正確的是(　　)
A.所有氫原子光譜的波長都與巴耳末公式相對應
B.巴耳末公式只確定了氫原子發光中的可見光部分的光波長
C.巴耳末公式確定了氫原子發光中的一個線系的波長，其中既有可見光，又有紫外光
D.巴耳末公式確定了各種原子發光中的光的波長
C
三.經典理論的困難
1.原子不穩定
經典電磁理論
能量減少
電子繞核半徑逐漸減小
事實：
電子繞核運動會輻射電磁波
原子核式結構
繞核速度變大，周期變小,頻率逐漸變大
輻射電磁波頻率逐漸變大
2.原子光譜是連續的
光譜連續
原子是很穩定的系統
事實：
原子光譜是分立的線狀譜
模型不完善
需要新理論
波爾受普朗克、愛因斯坦、巴爾末的啟發將量子化概念用于原子系統
四、玻爾原子結構假說：
1.軌道量子化假設
玻爾
（1885 - 1962）
軌道半徑rn不是任意的，必須滿足一定條件：
(1)原子中的電子在庫侖引力的作用下，繞原子核做圓周運動。
(2)電子運行軌道的半徑不是任意的，也就是說電子的軌道是量子化的。
n為量子數，r1為最小軌道半徑
(3)電子在這些軌道上繞核的轉動是穩定的，不產生電磁輻射。
分 立 軌 道
:電子在不同的軌道運動對應著不同的狀態，原子在不同的狀態中具有不同的能量
2.能量量子化
+
n=1
n=2
n=3
n=∞
由于軌道特定
原子對應的 能量也特定
E3
E2
E∞
E1
基態
激發態
原子能級圖
原子中這些具有確定能量的穩定狀態，稱為定態。
能量最低的狀態（n=1)叫作基態(穩定)，其他的狀態叫作激發態(不穩定)。
電子軌道圖
n級能量En與基態能量E1的關系：
哪個軌道能量最低？
哪個軌道原子最穩定？
E1=-13.6ev
E2=-3.4ev
E3=-1.5ev
En=0
3.躍遷假設:
向低能級躍遷：
(1)處于高能級
釋放能量(光子）
輻射光子能量
ΔE=Em-En=hv
原子處于高能級穩定嗎？
(自發躍遷)
思考1: 若大量氫原子處于n=3 激發態,會向低能級最多輻射出幾種頻率的光？
思考2: 若只有一個氫原子處于n=3激發態,向低能級躍遷時,最多能輻射多少種頻率的光？
咋辦？
這三種光頻率有何關系？
這三種光波長有何關系？
v1
v2
v3
3.躍遷假設:
吸收光子能量
ΔE=Em-En=hv
(2)處于低能級
吸收能量(光子）
向高能級躍遷：
(受激躍遷)
原子處于低能級要躍遷到高能級咋辦？
若要E1躍遷到E2吸收光子能量多少？
10.2eV
10.3eV？
10.1eV？
思考:若用a粒子(實物粒子,能量13eV)去撞擊處于E1的原子，能讓它躍遷到E2嗎？
B.實物粒子使原子躍遷,原子可選擇性吸收其部分能量進行躍遷。
故 就能實現躍遷
A.光子使原子躍遷,光子能量必須滿足能級差才能躍遷(多點、少點都不行)
處于激發態的原子是不穩定的，向低能級躍遷(E3-E1),可自發的輻射特定頻率的光子經過一次或幾次躍遷到達基態。
由于能級是分立的，所以放出光子的能量也是分立的，因此原子發出的 光譜只有一些分立的亮線（線狀譜）
基態的氫原子可以吸收特定頻率的光子，向高軌道躍遷(E1-E3)
因此吸收光譜也是一些分立的暗線
故明線光譜的明線率與暗線光譜的暗線頻率相同
3.氣體導電發光原理解釋
通常情況下，原子處于基態，非常穩定。而放電管中的氣體原子受到高速運的電子撞擊，使其躍遷到激發態，再自發躍遷到低能級而放出光子(光)，最后回到基態。
1.線狀譜原因:
2.吸收光譜原因:
五.玻爾理論的局限性
玻爾理論第一次將量子觀念引入原子領域，提出了定態和躍遷的概念，成功地解釋了氫原子光譜的實驗規律。
1.成功之處：
對于外層電子較多元素的原子光譜，其波爾理論與事實相差很大，波爾不在適用。波爾沒有認識到電子的波粒二象性緣故
2.玻爾理論的局限性：
實際上,根據量子力學，原子中電子的坐標沒有確定的值,只能說某時刻電子在某點附近單位體積內出現的概率是多少.
如果用疏密不同的點表示電子在各個位置出現的概率,畫出圖來就像云霧一樣,故稱電子云。
思考:
若原子向高能級躍遷(r增大)時,原子的能級(能量)如何變化？
庫侖力對電子做什么功？勢能如何變化？電子的動能呢？
+
1
4
3
2
向高能級躍遷:
向低能級躍遷:
原子能量增大(吸收光子)
,動能減少,勢能增加
原子能量減少(釋放光子)
,動能增加,勢能減少
思考1:若要從E1躍遷到En,吸收光子能量多少？
此時原子處于什么態？
電離條件:
電離:
思考2:若光子能量hv>E1(能級能量),還會電離嗎？
電離電離后電子動能多大？
會,能量太大，直接破壞了原子結構，電離后不在遵循躍遷條件
電子吸收能量克服核的引力，脫離原子變成自由電子的現象(r無窮遠),
電子過程原子結構被破壞
要使原子電離，外界必須對原子做功，所提供的最小能量
1. (多選)按照玻爾理論，下列表述正確的是(　　)
A.核外電子運動軌道半徑可取任意值
B.氫原子中的電子離原子核越遠，氫原子的能量越大
C.電子躍遷時，輻射或吸收光子的能量由能級的能量差決定，即hν＝Em－En(m>n)
D.氫原子從激發態向基態躍遷的過程中，可能輻射能量，也可能吸收能量
BC
2. (多選)氫原子的核外電子由一個軌道向另一軌道躍遷時，可能發生的情況是(　　)
A.原子吸收光子，電子的動能增大，原子的電勢能增大，原子的能量增大
B.原子放出光子，電子的動能減小，原子的電勢能減小，原子的能量減小
C.原子吸收光子，電子的動能減小，原子的電勢能增大，原子的能量增大
D.原子放出光子，電子的動能增大，原子的電勢能減小，原子的能量減小
CD

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