4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型 ppt课件-2024新人教版（2019）《高中物理》选择性必修第三册.pptx

1、第四章第四章 第第3 3节节 原子的核式结构模型原子的核式结构模型选择性必修 第三册问题：问题：粒子散射实验现象是什么？粒子散射实验现象是什么？问题：请简述卢瑟福原子的核式结构模型。问题：请简述卢瑟福原子的核式结构模型。绝大多数绝大多数 粒子运动方向不粒子运动方向不改变或发生改变或发生很小的偏转；很小的偏转；少数少数（1/80001/8000）粒子发生较大角度粒子发生较大角度偏转。偏转。极少数极少数偏转偏转角度甚至超过角度甚至超过9090，有有的甚至几乎达到的甚至几乎达到180180在原子的中心有一个体积很小、带正电荷的核，在原子的中心有一个体积很小、带正电荷的核，叫做叫做原子核；原子核；原子

2、的原子的全部正电荷全部正电荷和和几乎全部质量几乎全部质量都集中在原子核里；都集中在原子核里；带负电的电子在核外空间绕带负电的电子在核外空间绕着核旋转做圆周运动。着核旋转做圆周运动。思考：电子在原子核的周围怎样运动？新课导入新课导入1 1、光谱：、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。和强度分布的记录。红红 橙橙 黄黄 绿绿 青青 蓝蓝 紫紫早在早在1717世纪，牛顿就发现了日世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象光通过三棱镜后的色散现象光谱的分类光谱的分类：发射光谱和吸收光谱。发射光谱和吸收光谱。新课教

3、学新课教学 光光 谱谱发射光谱发射光谱定义：定义：由发光体直接产生的光谱由发光体直接产生的光谱连续光谱连续光谱产生条件：产生条件：炽热的固体、液体炽热的固体、液体和和高压气体高压气体发光形成发光形成的的光谱的形式光谱的形式连续连续分布分布（连在一起的光带），（连在一起的光带），一切波长的光都有一切波长的光都有明线光谱明线光谱（原子光谱）（原子光谱）产生条件：产生条件：稀薄稀薄气体或金属蒸气发光气体或金属蒸气发光形成的光谱形成的光谱光谱形式：光谱形式：一些一些不连续的明线不连续的明线组成，不同元素的明线光谱不同（又组成，不同元素的明线光谱不同（又叫特征光谱）叫特征光谱）吸收光谱吸收光谱定义：定义

4、：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱产生条件：产生条件：炽热的白光通过温度较白光低炽热的白光通过温度较白光低的气体后，再的气体后，再色散色散形成的形成的光谱形式：光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现一些暗线一些暗线（与（与特征谱特征谱线线相对应相对应）也也是是原子原子的的特征谱线特征谱线。产生产生方式方式（线状线状光谱光谱）1 1、光谱、光谱新课教学新课教学氢的明线光谱氢的明线光谱氢的吸收光谱氢的吸收光谱连续谱连续谱4.4.光谱分析光谱分析：鉴别物质和确定物质的组成成分，发现新元素鉴别物质和

5、确定物质的组成成分，发现新元素3 3.特征谱线特征谱线：每种原子只能发出每种原子只能发出具有本身特征的某些频率的光具有本身特征的某些频率的光（含量达到含量达到1010-13-13kgkg就可以检测就可以检测）1 1、光谱、光谱新课教学新课教学2 2、氢原子光谱的实验规律、氢原子光谱的实验规律氢原子在氢原子在可见光区可见光区有四条谱线。有四条谱线。氢原子光谱呈现氢原子光谱呈现分立的明线条纹分立的明线条纹，在，在可见光区内可见光区内，由右向左，由右向左，相邻谱线间的距离越来越小相邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的，表现出明显的规律性规律性。可见光的波长范围：可见光的波长范围：4.04.01010

6、-7-7m m7.67.61010-7-7m(400nmm(400nm760nm)760nm)。氢原子的谱线由氢原子的谱线由不同色不同色亮线亮线组成，每种颜色对应着一种波长。组成，每种颜色对应着一种波长。新课教学新课教学18851885年，巴耳末对当时已知的可见光区的年，巴耳末对当时已知的可见光区的4 4条谱线分析，得到巴耳末公式：条谱线分析，得到巴耳末公式：巴耳末公式确定的这一组谱线称为巴耳末系。巴耳末公式确定的这一组谱线称为巴耳末系。2 2、氢原子光谱的实验规律、氢原子光谱的实验规律22111()3,4,5,.2Rnn 新课教学新课教学3 3、经典理论的困难、经典理论的困难核外电子绕核运动

7、核外电子绕核运动辐射电磁波辐射电磁波电子轨道半径电子轨道半径连续连续变小变小原子原子不稳定不稳定辐射电磁波频率辐射电磁波频率连续连续变化变化事实上：事实上：原子是稳定的原子是稳定的辐射电磁波频率只是辐射电磁波频率只是某些确定值某些确定值事实上：事实上：原子是稳定的；原子光谱是线状谱、分立的。原子是稳定的；原子光谱是线状谱、分立的。新课教学新课教学新课教学新课教学3 3、波尔原子理论的基本假设、波尔原子理论的基本假设普朗克黑体辐射的量子论普朗克黑体辐射的量子论爱因斯坦的光量子论爱因斯坦的光量子论波尔原子结构假说波尔原子结构假说：轨道量子化轨道量子化能量量子化能量量子化跃迁假说跃迁假说3 3、波尔

8、原子理论的基本假设、波尔原子理论的基本假设轨道量子化轨道量子化电子在轨道绕核转动是电子在轨道绕核转动是稳定的稳定的，不产生电磁辐射不产生电磁辐射绕核运动的电子轨道半径只能是某些绕核运动的电子轨道半径只能是某些分立分立的数值的数值新课教学新课教学211 2 3nrn rn (,.)轨道量子化：轨道量子化：氢原子：氢原子：10 053.rnm 3 3、波尔原子理论的基本假设、波尔原子理论的基本假设能量量子化能量量子化新课教学新课教学当电子在不同的轨道上运动时，原当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，于是就具有不子处于不同的状态，于是就具有不同的能量。同的能量。能级：能级：各轨道上各轨道上

9、量子化的能量量子化的能量定态定态：原子中具有原子中具有确定能量确定能量的稳定状态的稳定状态基态：能量基态：能量最低最低的状态的状态(离核最近离核最近)激发态：其他的能量状态激发态：其他的能量状态氢原子氢原子：E E1 1=-13.6eV=-13.6eV21nnEE 3 3、波尔原子理论的基本假设、波尔原子理论的基本假设新课教学新课教学电子电子轨道图轨道图+n=n=1 1n=n=2 2n=n=3 3v-n=n=4 4v-v-v-n=n=基态基态激激发发态态E E4 41 12 23 34 4E E1 1E E3 3E E2 2E En n原子原子能级图能级图第第1 1激发态激发态第第n n-1-

10、1激发态激发态轨道与能级相对应轨道与能级相对应+m mn nhv低能级（低能级（E En n）高能级（高能级（E Em m）电子电子吸收光子吸收光子克服库仑引力做功，原子克服库仑引力做功，原子能量增加能量增加电子电子辐射光子辐射光子，原子，原子能量减少能量减少跃跃 迁迁()mnmnhEE EE 频率条件频率条件:-hv新课教学新课教学3 3、波尔原子理论的基本假设、波尔原子理论的基本假设新课教学新课教学3 3、波尔理论对氢光谱的解释、波尔理论对氢光谱的解释电子从高能级向低能级电子从高能级向低能级跃迁跃迁（自发跃迁自发跃迁）发射光子发射光子123hh09.12)6.13(51.11hh89.1)

11、4.3(51.12hh2.10)6.13(4.33nmEEhv总结：能级分立，放出的光子总结：能级分立，放出的光子的能量分立，因此原子的发射的能量分立，因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。光谱只有一些分立的亮线。新课教学新课教学3 3、波尔理论对氢光谱的解释、波尔理论对氢光谱的解释电子从电子从低低能级向能级向高高能级能级跃迁跃迁（受激（受激跃迁跃迁）吸收光子吸收光子123nmEEhv总结：总结：处于某个能级的电子吸收处于某个能级的电子吸收能量，挣脱原子核的束缚，成为能量，挣脱原子核的束缚，成为自由电子自由电子的现象，叫做的现象，叫做电离电离。电。电离后离后自由电子自由电子动能动能E EK K

12、=hv-E=hv-En n132h09.121h89.12h2.103吸收光子的能量吸收光子的能量必须等于必须等于能级差能级差新课教学新课教学3 3、波尔理论对氢光谱的解释、波尔理论对氢光谱的解释受激跃迁受激跃迁吸收能量吸收能量（1 1）吸收吸收光子（光照光子（光照）nEEE粒子nkEEE子粒电离电离后电子后电子剩余动能为：剩余动能为：原子原子的电离的电离:原子原子由某一定态轨道跃由某一定态轨道跃迁迁到最高能级到最高能级n=n=的过程的过程。电离条件电离条件：跃迁条件跃迁条件：nmEEhv 要么全被吸收，要么不吸收。要么全被吸收，要么不吸收。新课教学新课教学nEEE粒子电离电离后电子后电子剩余

13、动能为：剩余动能为：原子原子的电离的电离:原子原子由某一定态轨道跃迁由某一定态轨道跃迁到最高能级到最高能级n=n=的过程的过程。电离条件电离条件：实物实物粒子粒子使原子使原子跃迁跃迁（nmnm）:nmEEE粒子实物实物粒子的能量粒子的能量可以全部或部分被吸收，可以全部或部分被吸收，需要多少，需要多少，吸收多少。多余吸收多少。多余的的能量由实物粒子自己保留。能量由实物粒子自己保留。跃迁条件跃迁条件：受激跃迁受激跃迁吸收能量吸收能量3 3、波尔理论对氢光谱的解释、波尔理论对氢光谱的解释（2 2）吸收吸收实物粒子能量（碰撞、加热）实物粒子能量（碰撞、加热）nkEhvE nEhv 巩固练习巩固练习【例

14、题】氢原子能级示意如图。现有大量氢原子处于n=3能级上,下列说法正确的是()A.这些原子跃迁过程中最多可辐射出2种频率的光子B.从n=3能级跃迁到n=1能级比跃迁到n=2能级辐射的光子频率低C.从n=3能级跃迁到n=4能级需吸收0.66 eV的能量D.n=3能级的氢原子电离至少需要吸收13.6 eV的能量C C巩固练习巩固练习【例题】（多选）欲使处于基态的氢原子激发，下列措施可行的是（）A.用10.2eV的光子照射；B.用11eV的光子照射；C.用11eV的电子碰撞；D.用10.2eV的电子碰撞。ACAC新课教学新课教学4 4、波尔理论的局限性、波尔理论的局限性玻尔理论第玻尔理论第一次将量子观

15、念引入原子领域一次将量子观念引入原子领域，成功的解释并，成功的解释并预言了预言了氢原子氢原子光谱，但是也有它的局限性。光谱，但是也有它的局限性。无法解释谱线的强度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复杂一点的原子，就无法解释它的光谱现象原因：原因：保留了静电粒子的观念，仍然把电子的运动看做经典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。力学描述小的轨道运动。知识总结知识总结4 4、波尔理论的局限性、波尔理论的局限性当原子处于不同的状态时，电子在各处出现当原子处于不同的状态时，电子在各处出现的概率是不一样的。的概率是不一样的。如果用疏密不同的点子表示电

16、子在各个位置如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率，画出图来就像云雾一样，人们出现的概率，画出图来就像云雾一样，人们形象地把它叫作电子云。形象地把它叫作电子云。知识总结知识总结汤姆孙发现电子汤姆孙发现电子汤姆孙的汤姆孙的西瓜模型西瓜模型 粒子散射实验粒子散射实验卢瑟福的卢瑟福的核式结构模型核式结构模型原子不可割原子不可割汤姆孙的汤姆孙的西瓜模型西瓜模型原子稳定性事实原子稳定性事实氢光谱实验氢光谱实验卢瑟福的核式结卢瑟福的核式结构模型构模型矛盾矛盾玻尔模型玻尔模型复杂复杂(氦氦)原子光谱原子光谱量子力学理论量子力学理论矛盾矛盾矛盾矛盾否否 定定建建 立立否否 定定建建 立立否否 定定建

17、建 立立玻尔模型玻尔模型否否 定定建建 立立修正修正巩固练习巩固练习(1)(1)少量原子发出的是线状谱，大量原子发出的是连续谱。少量原子发出的是线状谱，大量原子发出的是连续谱。()(2)(2)连续谱一定是大量不同元素共同发出的光谱。连续谱一定是大量不同元素共同发出的光谱。()(3)(3)氢原子光谱有无数条分立谱线，其中有四条谱线在可见光范围内。氢原子光谱有无数条分立谱线，其中有四条谱线在可见光范围内。()(4)(4)巴耳末公式能描述整个氢原子光谱。巴耳末公式能描述整个氢原子光谱。()(5)(5)电子的轨道半径不是任意的，只有当半径的大小符合一定条件时，这样的轨电子的轨道半径不是任意的，只有当半径的大小符合一定条件时，这样的轨 道才是可能的。道才是可能的。()(6)(6)氢原子吸收或辐射光子的频率条件是氢原子吸收或辐射光子的频率条件是hhE En nE Em m(m m r rb b，则此过程原子要辐射某一频率的光子，则此过程原子要辐射某一频率的光子D.D.氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁C C