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把食盐放在火中灼烧，会发出黄色的光。食盐为什么发黄光而不发其他颜色的光呢?
问题导入
早在17世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的彩色光带叫做光谱。
一、光谱
1. 定义
用棱镜或者光栅把光按波长(频率)展开，得到光的波长(频率)成分和强度分布的记录，即光谱。
光谱
线状谱
连续谱
2. 分类
吸收光谱
(1) 连续光谱
由连续分布的一切波长的光组成的光谱叫做连续谱。
炽热的固体、液体及高压气体的光谱是连续谱，例如：白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水发出的光都形成连续谱。
炽热的固体
炽热的液体
高压气体
(2) 线状谱
只含有一些不连续的亮线的光谱叫线状谱。线状谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。
稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是线状谱。
线状谱是由游离状态的原子发射的，也叫原子光谱。
各种原子的发射光谱都是线状光谱，说明原子只发出几种特定频率的光。
不同原子的亮线位置（谱线）不同，说明不同原子的发光频率不同。因此线状光谱的谱线被称为原子的特征谱线。
(3)吸收光谱：连续谱中某些波长的光被物质吸收后的光谱
Na的发射光谱
Na的吸收光谱
各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的发射光谱中的一条明线相对应。
烟花中的五颜六色是什么原理呢？
铜——蓝色火焰
钠——橙黄色火焰
锶——红色火焰
钡——绿色火焰
3. 光谱分析
(1) 定义:利用原子的特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分．
(2)优点：灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10?13 kg时就可以被检测到。同种物质吸收光谱中的暗线与它线状谱中的明线相对应，线状谱和吸收光谱中的谱线都是原子的特征光谱，都可以用于光谱分析。
越王剑
二、氢原子光谱的实验规律
观察光谱的实验装置
光谱分析仪
气体放电管
金属导杆
感应圈
电源
玻璃管中稀薄气体的分子在强电场的作用下会电离，成为自由移动的正负电荷，于是气体变成导体，导电时会发光。
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图所示。
可见光区
1885年，巴耳末对当时已知的，在可见光区的4条谱线作了分析，发现这些谱线的波长可以用一个公式表示：
式中????∞叫里德伯常量，????∞=1.10×?????????????????????，它确定的这一组线谱称为巴耳末系。
?
氢原子光谱的其他线系
赖曼系
红外区还有三个线系
帕邢系
布喇开系
普丰德系
紫外线区
n = 2，3，4 …
n = 4，5，6 …
n = 5，6，7 …
n = 6，7，8 …
α粒子散射的实验使我们知道原子具有核式结构，但电子在原子核的周围怎样运动?这些还要通过其他事实才能认识。
三、经典理论的困难
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，连续光谱
事实上：原子是稳定的
辐射电磁波频率只是某些确定值
经典理论无法解释原子的稳定性和光谱的分立性
（变化的电磁场）
四、玻尔原子理论的基本假设
1. 轨道量子化
②电子在轨道绕核转动是稳定的，不产生电磁辐射
轨道量子化：
+
rn
v
n=1
n=2
n=3
-
①绕核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值
氢原子：
rn=n2r1,n=1、2、3
r1=0.053nm
2. 定态（能量量子化）
当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，于是就具有不同的能量。
①能级：各轨道上量子化的能量
②定态：原子中具有确定能量的稳定状态
基态：能量最低的状态(离核最近)
激发态：其他的能量状态
氢原子：E1=-13.6eV
n=1、2、3
n=1
n=2
n=3
E3
E1
E2
基
激
激
3. 频率条件
原子系统的变化只能是从一个稳定态，完全跃迁到另一个稳定态。
低能级（Em）
电子吸收光子克服库仑引力做功，原子能量增加
高能级（En）
电子辐射光子，原子能量减少
hv=En-Em
(n>m)
1. 验证巴尔末公式
五、玻尔理论对氢光谱的解释
根据玻尔理论，氢原子核外只有一个电子，它绕原子核做圆周运动，轨道半径和能量都是分立的。
+
v
-
hv=E3-E2
因此，巴耳末公式代表的应该是电子从量子数分别为 n= 3，4，5，…的能级向量子数为2的能级跃迁时发出的光谱线。
氢原子的能级图
－－－－－－－－－－－－－－－－－
１
２
３
４
５
-13.6
-3.4
-1.51
-0.85
-0.54
0 eV
n
E/eV
∞
基态
激发态
赖曼系
巴耳末系
帕邢系
布喇开系
普丰德系
2.用图表示氢原子各能极
氢原子能级跃迁与光谱图
巴耳末系
-13.6 eV
-3.40 eV
-1.51 eV
-0.85 eV
-0.54 eV
0
n=1
n=2
n=3
n=4
n=5
n=?
问题1：巴尔末公式有正整数n出现，这里我们也用正整数n来标志氢原子的能级。它们之间是否有某种关系？
巴尔末公式：
n=6
n=5
n=4
n=1
n=3
n=2
（巴尔末系）
Hδ
Hγ
Hβ
Hα
根据：E3-E2=hv，λ=c/v
又 E3-E2=1.89eV= 3.03 ×10-19J
所以，
五、玻尔理论对氢光谱的解释
五、玻尔理论对氢光谱的解释
Hδ
Hγ
Hβ
Hα
6
5
4
1
3
2
巴尔末系氢吸收光谱
吸收光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即
3. 解释气体导电发光与特征谱线
气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，发生跃迁到激发态，放出光子，最终回到基态。
能级分立
→能量分立
→分立的亮线
各种气体原子的能级不同，跃迁时发射光子的能量各异。
→特征谱线
问题：气体导电发光机理是什么？
六、玻尔理论的局限性
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。
②无法解释谱线的强度
①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。
修正玻尔理论
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
α 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
科学漫步
光谱分析
由基尔霍夫开创的光谱分析方法对鉴别化学元素有着巨大的意义。许多化学元素，像艳、物、铊、铜、镓，都是在实验室里通过光语分析发现的。
光谱分析还为深入原子世界打开了道路。近代原子物理学正是从原子光谱的研究中开始的。
七、光子的发射和吸收
电子由高能量状态跃迁到低能量状态时，释放出的光子的频率可以是任意值吗？
不可以。因个定态轨道的能量是固定的，由? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 可知，跃迁时释放出的光子的频率也是一系列固定值。
光子的发射和吸收
氢原子从高能级向低能级跃迁时，是不是能级越高，释放的光子能量越大？
不是
光子的发射和吸收
6种
一群氢原子处于n=4激发态，最多向外辐射多少种频率的光子？
光子的发射和吸收
氢原子核外电子从高能级向低能级跃迁时
可能直接跃迁到基态，
也可能先跃迁到其他低能级的激发态，然后再到基态，
因此处于n能级的电子向低能级跃迁时就有很多可能性，其可能为? ? ?种情况。
光子的发射和吸收
注意一群原子和一个原子
氢原子核外只有一个电子，这个电子在某个时刻只能处在某一个可能的轨道上，在某段时间内，由某一轨道跃迁到另一个轨道时，可能的情况只有一种，但是如果容器中盛有大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会有各种情况出现
注意直接跃迁与间接跃迁
原子从一种能量状态跃迁到另一种能量状态时，有时可能是直接跃迁，有时可能是间接跃迁。两种情况的辐射（或吸收）光子的频率不同，但都满足频率条件
粒子轰击使电子电离
原子若是吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而被激发
实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，
所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值（? ? ? ? ? ? ? ? ?）
就可使原子发生能级跃迁
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
例3：如图所示为氢原子能级图。大量处于n=4能级的氢原子向低能级跃迁时发出不同频率的光。用这些光照射金属钙。已知金属钙的逸出功为3.20 eV。能够从金属钙的表面照射出光电子的光共有(　 　)
A. 2种 B. 3种
C. 4种 D. 种
B
例4：如果大量氢原子处在n＝3的能级，会辐射出几种频率的光?其中波长最短的光是在哪两个能之间跃迁时发出的?
能辐射3种频率的光。波长最短的光是从n=3的能级跃迁到n=1的能级时发出的光。
解：
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
②线状谱：光谱是一条条分立的亮线。
①连续谱：光谱是连在一起的光带。
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
课堂小结
二、氢原子光谱的实验规律
可见光区谱线规律——巴尔末公式
n=3、4、5...
三、经典理论的困难
经典理论无法解释原子的稳定性和光谱的分立性
四、玻尔原子理论的基本假设
1. 轨道量子化
②电子在轨道绕核转动是稳定的，不产生电磁辐射
①绕核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值
rn=n2r1,n=1、2、3
2. 定态（能量量子化）
基态：能量最低的状态(离核最近)
激发态：其他的能量状态
E1=-13.6eV
n=1、2、3
3. 频率条件
hv=En-Em
(n>m)
五、玻尔理论对氢光谱的解释
1. 验证巴尔末公式
2. 用图表示氢原子各能极
3. 解释气体导电发光与特征谱线
六、玻尔理论的局限性
无法解释复杂原子的光谱，原因是没有抛弃经典理论

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