4.氫原子光譜和玻爾的原子模型自主落實(shí)·必備知識全過關(guān)合作探究·能力素養(yǎng)全提升學(xué)以致用·隨堂檢測全達(dá)標(biāo)素養(yǎng)目標(biāo)1.知道光譜、連續(xù)譜、線狀譜及玻爾原子理論基本假設(shè)的內(nèi)容，了解能級、能級躍遷、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)等概念．(物理觀念)2．掌握氫原子光譜的實(shí)驗規(guī)律和氫原子能級圖，了解玻爾理論的局限性，能用原子能級圖分析、推理、計算，提高解決問題的能力．(科學(xué)思維)3．學(xué)會用事實(shí)說話，堅持實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，體驗科學(xué)家的艱辛，激發(fā)探索科學(xué)規(guī)律的熱情．(科學(xué)態(tài)度與責(zé)任)自主落實(shí)·必備知識全過關(guān)一、光譜及氫原子光譜的實(shí)驗規(guī)律1．光譜(1)定義：用棱鏡或光柵可以把物質(zhì)發(fā)出的光按________(頻率)展開，獲得________(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜．(2)分類①線狀譜：有些光譜是一條條的________，叫作譜線不同原子發(fā)光頻率不同，這樣的光譜叫作線狀譜．②連續(xù)譜：有的光譜看起來不是一條條分立的譜線，而是連在一起的________，叫作連續(xù)譜．③特征譜線氣體中中性原子的發(fā)光光譜都是________，且不同原子的亮線位置________，故這些亮線稱為原子的________譜線．波長波長亮線光帶線狀譜不同特征(3)光譜分析①定義：利用原子的________來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分．②優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高.元素含量達(dá)到10－13

kg就能被檢測到特征譜線

線狀光譜穩(wěn)定性分立二、玻爾原子理論的基本假設(shè)1．玻爾原子模型(1)原子中的電子在________的作用下，繞________做圓周運(yùn)動．

特定的不連續(xù)的軌道(2)電子繞核運(yùn)動的軌道是________的．(3)電子在這些軌道上繞核的運(yùn)動是________的，不產(chǎn)生________．2．定態(tài)當(dāng)電子在不同軌道上運(yùn)動時，原子處于不同的狀態(tài)，具有________的能量動能和勢能的總和，即原子的能量只能取一系列特定的值，這些量子化的能量值叫作________．原子具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為________．能量最低的狀態(tài)叫作________，其他的狀態(tài)叫作________．庫侖引力原子核量子化穩(wěn)定電磁輻射不同能級定態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)3．躍遷當(dāng)電子從能量較高的定態(tài)軌道(其能量記為En)________到能量較低的定態(tài)軌道(能量記為Em，n>m)時，會________能量為hν的光子，這個光子的能量由前后兩個能級的________，即hν＝________，這個式子被稱為頻率條件，又稱________條件．躍遷放出能量差En－Em輻射三、玻爾理論對氫光譜的解釋及其局限性1．玻爾理論對氫光譜的解釋(1)解釋巴耳末公式①按照玻爾的頻率條件，原子從高能級躍遷到低能級時輻射的光子的能量為hν＝________．②巴耳末公式中的正整數(shù)n和2[公式中的2換為其他自然數(shù)，就得到其他譜線系的波長]，正好代表電子躍遷之前和躍遷之后所處的________的量子數(shù)n和2.并且理論上的計算和實(shí)驗測量的__________符合得很好．En－Em定態(tài)軌道里德伯常量(2)解釋氫原子光譜的不連續(xù)性原子從較高的能級向低能級躍遷時放出光子的能量等于前后____________．由于原子的能級[不同的原子能級不同，輻射光子的頻率不同]是________的，所以放出的光子的能量也是________的．因此，原子的發(fā)射光譜只有一些分立的亮線．兩個能級之差分立分立2．玻爾理論的局限性(1)成功之處玻爾的原子理論第一次將________觀念引入原子領(lǐng)域，提出了________的概念，成功地解釋了________光譜的實(shí)驗規(guī)律．(2)局限性保留了________的觀念，仍然把電子的運(yùn)動看作經(jīng)典力學(xué)描述下的________運(yùn)動．(3)電子云原子中電子的坐標(biāo)沒有確定的值，我們只能描述某時刻電子在某點(diǎn)附近單位體積內(nèi)出現(xiàn)的________是多少．當(dāng)原子處于不同的狀態(tài)時，電子在各處出現(xiàn)的概率是不一樣的．如果用疏密不同的點(diǎn)表示電子在各個位置出現(xiàn)的概率，畫出圖來就像________一樣，故稱________．量子定態(tài)和躍遷氫原子經(jīng)典粒子軌道概率云霧電子云情

境

體

驗光通過三棱鏡后會發(fā)生色散現(xiàn)象，形成彩色的光帶，這種彩色的光帶叫作光譜，如圖所示．光譜都是這樣的連續(xù)光帶嗎？提示：不是．合作探究·能力素養(yǎng)全提升探究一光譜及氫原子光譜的規(guī)律核心歸納1.光譜的分類

應(yīng)用體驗題型1對光譜的理解例1[河北張家口宣化高二聯(lián)考]關(guān)于光譜和光譜分析，下列說法正確的是(

)A．太陽光譜是連續(xù)譜，分析太陽光譜可以知道太陽內(nèi)部的化學(xué)組成B．霓虹燈和煉鋼爐中熾熱鐵水產(chǎn)生的光譜都是線狀譜C．強(qiáng)白光通過酒精燈火焰上的鈉鹽形成的是吸收光譜D．進(jìn)行光譜分析時，可以利用發(fā)射光譜，也可以利用吸收光譜答案：C解析：太陽光譜是吸收光譜，分析太陽光譜可以知道太陽內(nèi)部的化學(xué)組成，故A錯誤；霓虹燈產(chǎn)生的是線狀譜，煉鋼爐中熾熱鐵水產(chǎn)生的是連續(xù)譜，故B錯誤；強(qiáng)白光通過酒精燈火焰上的鈉鹽，形成的是吸收光譜，故C正確；發(fā)射光譜既可以是線狀譜，也可以是連續(xù)譜，只有線狀譜才能進(jìn)行光譜分析，故D錯誤．

答案：AC解析：此公式是巴耳末在研究氫原子光譜在可見光區(qū)的四條譜線中得到的，只適用于氫原子光譜的分析，選項A正確、D錯誤；公式中n只能取不小于3的整數(shù)，則λ不能連續(xù)取值，故氫原子光譜是線狀譜，選項B錯誤、C正確．針對訓(xùn)練1.與原子光譜有關(guān)的物理知識，下列說法正確的是(

)A．有些原子的發(fā)射光譜是線狀譜，有些原子的發(fā)射光譜是連續(xù)譜B．太陽光譜中的許多暗線與太陽大氣中存在的金屬元素的特征譜線相對應(yīng)C．巴耳末發(fā)現(xiàn)氫原子的可見光譜有分立特征，但氫原子的不可見光譜有連續(xù)特征D．有些電子繞原子核運(yùn)動的變化是連續(xù)的，所以我們看到了原子的連續(xù)光譜答案：B解析：各種原子的發(fā)射光譜都是線狀譜，A錯誤；太陽光譜中的許多暗線與太陽大氣中存在的金屬元素的特征譜線相對應(yīng)，于是我們知道太陽大氣中存在哪些金屬元素，B正確；可見光譜與不可見光譜都有分立特征，沒有連續(xù)特征，C錯誤；電子繞原子核運(yùn)動的變化都是不連續(xù)的，我們看到的原子光譜都是線狀譜，D錯誤．探究二玻爾原子理論的基本假設(shè)情境探究如圖所示為分立軌道示意圖．(1)電子的軌道有什么特點(diǎn)？(2)氫原子只有一個電子，電子在這些軌道間躍遷時伴隨什么現(xiàn)象發(fā)生？提示：(1)電子的軌道是不連續(xù)的，是量子化的．(2)電子在軌道間躍遷時會吸收光子或放出光子．核心歸納1.軌道量子化：(1)軌道半徑特點(diǎn)：軌道半徑只能夠是一些不連續(xù)的、某些分立的數(shù)值．(2)軌道半徑規(guī)律：氫原子各條可能軌道上的半徑rn＝n2r1(n＝1，2，3，…)其中n是正整數(shù)，r1是離核最近的可能的軌道半徑，r1＝0.53×10－10m．其余可能的軌道半徑還有0.212nm、0.477nm……不可能出現(xiàn)介于這些軌道半徑之間的其他值．

3．躍遷：(1)能量差決定因素：原子從一種定態(tài)(設(shè)能量為E2)躍遷到另一種定態(tài)(設(shè)能量為E1)時，它輻射(或吸收)一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，(2)躍遷特點(diǎn)：電子如果從一個軌道到另一個軌道，不是以螺旋線的形式改變半徑大小的，而是從一個軌道上“跳躍”到另一個軌道上．應(yīng)用體驗例3一個氫原子中的電子從一個半徑為ra的軌道自發(fā)地直接躍遷至另一個半徑為rb的軌道，已知ra>rb，則在此過程中(

)A．原子發(fā)出一系列頻率的光子B．原子要吸收一系列頻率的光子C．原子要吸收某一頻率的光子D．原子要輻射某一頻率的光子答案：D解析：因為是從高能級向低能級躍遷，所以應(yīng)放出光子，故B、C錯誤；“直接”從一能級躍遷到另一能級，只對應(yīng)某一能級差，故只能放出某一頻率的光子，故A錯誤，D正確．針對訓(xùn)練2.(多選)根據(jù)玻爾理論，下列說法正確的是(

)A．原子處于定態(tài)時，雖然電子做變速運(yùn)動，但并不向外輻射能量B．氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時，要釋放一定頻率的光子，電勢能的減少量大于動能的增加量C．氫原子可以吸收小于使氫原子電離能量的任意能量的光子，因而軌道半徑可以連續(xù)增大D．電子沒有確定軌道，只存在電子云答案：AB解析：A對：原子具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)稱為定態(tài)，此時電子繞核運(yùn)動，但它并不向外輻射能量．B對：氫原子的核外電子由較高能級躍遷到較低能級時，要釋放一定頻率的光子，電勢能的減少量大于動能的增加量．C錯：原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運(yùn)動相對應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的．D錯：玻爾理論中，電子有確定軌道．探究三對氫原子的能級結(jié)構(gòu)和躍遷問題的理解

情境探究原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，會吸收或輻射出一定頻率的光子．(1)若從E3躍遷到E1是否只有E3―→E1一種可能？(2)如果是一群氫原子處于量子數(shù)為n的激發(fā)態(tài)，最多能輻射出多少條譜線？

3．光子的發(fā)射原子由高能級向低能級躍遷時以光子的形式放出能量，發(fā)射光子的頻率由下式?jīng)Q定．hν＝En－Em(Em、En是始末兩個能級且m<n)能級差越大，放出光子的頻率就越高．4．使原子能級躍遷的兩種粒子——光子與實(shí)物粒子(1)原子若是吸收光子的能量而被激發(fā)，其光子的能量必須等于兩能級的能量差，否則不被吸收，不存在激發(fā)到n能級時能量有余，而激發(fā)到n＋1時能量不足，則可激發(fā)到n能級的問題．(2)原子還可吸收外來實(shí)物粒子(例如，自由電子)的能量而被激發(fā)，由于實(shí)物粒子的動能可部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的能量大于兩能級的能量差值(E＝En－Em)，就可使原子發(fā)生能級躍遷．應(yīng)用體驗例4如圖所示為氫原子的能級示意圖，關(guān)于氫原子躍遷，下列說法正確的是(

)A．一群處于n＝5激發(fā)態(tài)的氫原子，向低能級躍遷時可以發(fā)出10種不同頻率的光B．一個處于n＝4激發(fā)態(tài)的氫原子，向低能級躍遷時可以發(fā)出6種不同頻率的光C．用12eV的光子照射處于基態(tài)的氫原子時，電子可以躍遷到n＝2能級D．氫原子中的電子從高能級向低能級躍遷時動能增大，氫原子的電勢能增大答案：A

針對訓(xùn)練3．氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，則該氫原子(

)A．放出光子，能量增加B．放出光子，能量減少C．吸收光子，能量增加D．吸收光子，能量減少答案：B解析：氫原子從某激發(fā)態(tài)躍遷到基態(tài)，則該氫原子放出光子，且放出光子的能量等于兩能級之差，能量減少，B正確．4．[浙江6月]如圖為氫原子的能級圖．大量氫原子處于n＝3的激發(fā)態(tài)，在向低能級躍遷時放出光子，用這些光子照射逸出功為2.29eV的金屬鈉．下列說法正確的是(

)A．逸出光電子的最大初動能為10.80eVB．n＝3躍遷到n＝1放出的光子動量最大C．有3種頻率的光子能使金屬鈉產(chǎn)生光電效應(yīng)D．用0.85eV的光子照射，氫原子躍遷到n＝4激發(fā)態(tài)答案：B

1、下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不正確的說法是（）A、原子只能處于一系列不連續(xù)的狀態(tài)中，每個狀態(tài)都對應(yīng)一定的能量

B、原子中，雖然核外電子不斷做加速運(yùn)動，但只要能量狀態(tài)不改變，就不會向外輻射能量

C、原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時，一定要輻射一定頻率的光子

D、原子的每一個能量狀態(tài)都對應(yīng)一個電子軌道，并且這些軌道是不連續(xù)的CC：可能吸收一定頻率的光子AB：符合能量量子化的原理D：符合軌道量子化的原理當(dāng)堂小練2、如圖所示為氫原子能級圖。大量處于n=4能級的氫原子向低能級躍遷時發(fā)出不同頻率的光。用這些光照射金屬鈣。已知金屬鈣的逸出功為3.20eV。能夠從金屬鈣的表面照射出光電子的光共有(

)A.2種 B.3