氫原子光譜和玻爾的原子模型 早在17世紀(jì)，牛頓就發(fā)現(xiàn)了日光通過(guò)三棱鏡后的色散現(xiàn)象，并把實(shí)驗(yàn)中得到的彩色光帶叫做光譜。 一、光譜1.光譜是電磁輻射（不論是在可見(jiàn)光區(qū)域還是在不可見(jiàn)光區(qū)域）的波長(zhǎng)成分和強(qiáng)度分布的記錄。有時(shí)只是波長(zhǎng)成分的記錄。 分類(lèi)：發(fā)射光譜可分為兩類(lèi)：連續(xù)光譜和明線光譜。定義：物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜叫做發(fā)射光譜。一、光譜2.發(fā)射光譜 連續(xù)分布的包含有從紅光到紫光各種色光的光譜叫做連續(xù)光譜。熾熱的固體、液體和高壓氣體的發(fā)射光譜是連續(xù)光譜。例如白熾燈絲發(fā)出的光、燭焰、熾熱的鋼水發(fā)出的光都形成連續(xù)光譜。一、光譜（1）連續(xù)光譜 只含有一些不連續(xù)的亮線的光譜叫做明線光譜。明線光譜中的亮線叫譜線，各條譜線對(duì)應(yīng)不同波長(zhǎng)的光。稀薄氣體或金屬的蒸氣的發(fā)射光譜是明線光譜。明線光譜是由游離狀態(tài)的原子發(fā)射的，所以也叫原子的光譜。實(shí)踐證明，原子不同，發(fā)射的明線光譜也不同，每種原子只能發(fā)出具有本身特征的某些波長(zhǎng)的光，因此明線光譜的譜線也叫原子的特征譜線。一、光譜（2）明線光譜 高溫物體發(fā)出的白光（其中包含連續(xù)分布的一切波長(zhǎng)的光）通過(guò)物質(zhì)時(shí)，某些波長(zhǎng)的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜，叫做吸收光譜。各種原子的吸收光譜中的每一條暗線都跟該種原子的發(fā)射光譜中的一條明線相對(duì)應(yīng)。這表明，低溫氣體原子吸收的光，恰好就是這種原子在高溫時(shí)發(fā)出的光。因此吸收光譜中的暗譜線，也是原子的特征譜線。太陽(yáng)的光譜是吸收光譜。一、光譜3.吸收光譜 鎢絲白熾燈的光譜鐵電極弧光的光譜分子狀態(tài)的氫光譜鋇光譜既然每種原子都有自己的特征譜線，我們就可以利用它來(lái)鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分。這種方法稱(chēng)為光譜分析。它的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，樣本中一種元素的含量達(dá)到10-13kg時(shí)就可以被檢測(cè)到。 二、氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律許多情況下光是由原子內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，因此光譜研究是探索原子結(jié)構(gòu)的一條重要途徑。氫氣光譜管分光鏡高壓電源 二、氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律許多情況下光是由原子內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的，因此光譜研究是探索原子結(jié)構(gòu)的一條重要途徑。 二、氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 二、氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律氫原子是最簡(jiǎn)單的原子，其光譜也最簡(jiǎn)單。有兩層含義，一是取一個(gè)值，可求出氫光譜中一條譜線的波長(zhǎng)說(shuō)明每一個(gè)值分別對(duì)應(yīng)一條譜線，二是值只能取正整數(shù)值3，4，5，……巴耳末公式：里德伯常量 三、經(jīng)典理論的困難矛盾一：無(wú)法解釋原子的穩(wěn)定性矛盾二：無(wú)法解釋原子光譜的分立性核外電子繞核運(yùn)動(dòng)輻射電磁波事實(shí)上：原子是穩(wěn)定的事實(shí)上：輻射電磁波頻率只是某些確定值電子軌道半徑連續(xù)變小原子不穩(wěn)定輻射電磁波頻率連續(xù)變化 四、玻爾原子理論的基本假設(shè)假說(shuō)1：軌道量子化針對(duì)原子核式結(jié)構(gòu)模型提出圍繞原子核運(yùn)動(dòng)的電子軌道半徑只能是某些分立的數(shù)值。且電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動(dòng)是穩(wěn)定的，不產(chǎn)生電磁輻射，也就是說(shuō)，電子的軌道是量子化的。 四、玻爾原子理論的基本假設(shè)假說(shuō)2：定態(tài)（能級(jí)）假說(shuō)針對(duì)原子的穩(wěn)定性提出電子在不同的軌道上運(yùn)動(dòng)，原子處于不同的狀態(tài)。根據(jù)玻爾理論，電子只能在特定軌道上運(yùn)動(dòng)，因此，原子的能量也只能取一系列特定的值。這些量子化的能量值叫作能級(jí)。原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱(chēng)為定態(tài)。能量最低的狀態(tài)叫作基態(tài)，其他的狀態(tài)叫作激發(fā)態(tài)。 四、玻爾原子理論的基本假設(shè)能級(jí)：量子化的能量值。定態(tài)：原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)。基態(tài)：能量最低的狀態(tài)（離核最近）。激發(fā)態(tài)：其他的狀態(tài)。123假說(shuō)2：定態(tài)（能級(jí)）假說(shuō)針對(duì)原子的穩(wěn)定性提出E412345E1E3E2E5E∞n基態(tài)激發(fā)態(tài) 四、玻爾原子理論的基本假設(shè)假說(shuō)3：頻率條件（躍遷假說(shuō)）針對(duì)原子光譜是線狀譜提出E412345E1E3E2E5E∞n基態(tài)激發(fā)態(tài)原子在始、末兩個(gè)能級(jí)和（>）間躍遷時(shí)，發(fā)射（或吸收）光子的頻率可以由前后能級(jí)的能量差決定：（>） 四、玻爾原子理論的基本假設(shè)假說(shuō)3：頻率條件（躍遷假說(shuō)）針對(duì)原子光譜是線狀譜提出E412345E1E3E2E5E∞n基態(tài)激發(fā)態(tài)（>）激發(fā)態(tài)躍遷電子克服庫(kù)侖力做功增大電勢(shì)能，原子的能量增加吸收光子電子所受庫(kù)侖力做正功減小電勢(shì)能，原子的能量減少輻射光子基態(tài) 五、玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋rn=n2r1En=E1/n2r1=0.053nm（n=1，2，3，···）玻爾從上述假設(shè)出發(fā)，利用庫(kù)侖定律和牛頓運(yùn)動(dòng)定律，計(jì)算出了氫電子可能的軌道半徑和對(duì)應(yīng)的能量值。E1=-13.6eV 五、玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋賴(lài)曼系（紫外線）巴耳末系（可見(jiàn)光）帕邢系（紅外線）布喇開(kāi)系逢德系N=1N=2N=3N=4N=5N=6成功解釋了氫光譜的所有譜線+ 五、玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋 五、玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋 五、玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋 五、玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋1.從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷發(fā)射光子：以光子形式輻射出去（原子發(fā)光現(xiàn)象）。2.從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷（1）吸收光子對(duì)于能量大于或等于13.6eV的光子（電離）；對(duì)于能量小于13.6eV的光子（要么全被吸收，要么不吸收）。（2）吸收實(shí)物粒子能量只要實(shí)物粒子動(dòng)能足以使氫原子向高能級(jí)躍遷，就能被氫原子吸收全部或部分動(dòng)能而使氫原子向高能級(jí)躍遷，多余能量仍為實(shí)物粒子的動(dòng)能。 六、玻爾理論的局限性湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子湯姆孫的棗糕模型粒子散射實(shí)驗(yàn)盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型原子不可割湯姆孫的棗糕模型原子穩(wěn)定性事實(shí)氫光譜實(shí)驗(yàn)盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型出現(xiàn)矛盾復(fù)雜（氦）原子光譜波爾模型出現(xiàn)矛盾出現(xiàn)矛盾否定建立否定建立否定建立波爾模型否定量子力學(xué)理論建立電子云 1．按照波爾理論，氫原子核外電子從半徑較小的軌道躍遷到半徑較大的軌道上，有關(guān)能量變化的說(shuō)法中，正確的是（）A．電子的動(dòng)能變大，電勢(shì)能變大，總能量變大B．電子的動(dòng)能變小，電勢(shì)能變小，總能量變小C．電子的動(dòng)能變小，電勢(shì)能變大，總能量不變D．電子的動(dòng)能變小，電勢(shì)能變大，總能量變大D 2．根據(jù)玻爾理論，某原子的電子從能量為E的軌道躍遷到能量為E?的軌道，輻射出波長(zhǎng)為λ的光，以h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，則E?等于（）A．B．C．D．C 3．欲使處于基態(tài)的氫原子被激發(fā)，下列可行的措施是（）A．用10.2eV的光子照射B．用11eV的光子照射C．用14eV的光子照射D．用11eV的電子碰撞ACD 4．一群處于基態(tài)的氫原子吸收某種單色光的光子后，只能發(fā)出頻率為ν1、ν2、ν3的三種光子，且ν1>ν2>ν3，則（）A．被氫原子吸收的光子的能量為hν1B．被氫原子吸收的光子的能量為hν2C．ν1=ν2+ν3D．被氫原子吸收的光子的能量為hν1+hν2+hν3AC