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04.氢原子光谱和玻尔的原子模型
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答：食盐发出黄光与原子结构有关，不同物质能够发出不同的光。
α粒子散射实验让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？这些需要根据其他事实才能认识。
1.光谱：用棱镜或光栅可以把物质发出的光按波长（频率）展开，获得波长（频率）和强度分布的记录，即光谱。
光谱一词最早由牛顿提出。1666年，牛顿把通过玻璃棱镜的太阳光分解成了从红光到紫光的各种颜色的光谱，他发现白光是由各种颜色的光组成的。
一.光谱
2.光谱分类
（1）发射光谱：物体发光产生的光谱
①连续光谱：连在一起的光带构成的光谱
②线状光谱：一条条的亮线构成的光谱，其中亮线也叫作谱线。
（2）吸收光谱：连续光谱经温度较低的气体后得到的光谱
一.光谱
注意：
①连续光谱由炽热的固体、液体、高压的气体产生，例如白炽灯，蜡烛，酒精灯发光。
②线状光谱也叫明线光谱、原子光谱，由稀薄气体或金属蒸气发光产生，例如钠蒸气、汞蒸气、气体放电管、霓虹灯发光。气体中中性原子的发光光谱都是线状谱，说明原子只发出几种特定频率的光。不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率是不一样的。
③吸收光谱是由连续光谱经过温度较低的气体后再色散形成的，例如太阳光谱。
④线状光谱和吸收光谱是一一对应的，这些亮线也叫原子的特征谱线。我们就可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分。这种方法称为光谱分析。它的优点是灵敏度高，含量达到10-13kg 时就可以被检测到。
一.光谱
一.光谱
氢原子光谱的结果显示氢原子只能发出一系列特定波长的光。1885年，瑞士科学家巴耳末对当时已知的氢原子在可见光区的四条谱线分析，得出规律：
R∞叫作里德伯常量，R∞＝1.10×107m-1。这个公式称为巴耳末公式，式中的n只能取整数，它确定的这一组谱线称为巴耳末系。巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱的特征。
二.氢原子光谱的实验规律
1.核式结构模型的成就：
正确地指出了原子核的存在
很好地解释了 α 粒子散射实验
2.与经典电磁理论的冲突：
无法解释原子的稳定性
无法解释原子光谱是分立的线状谱
这些矛盾说明，尽管经典物理学可以很好地应用于宏观物体，但它不能解释原子世界的现象。
三.经典理论的困难
丹麦物理学家玻尔在1913年提出了自己的原子结构假说，即玻尔理论：
①轨道量子化假设：
I.原子中的电子在库仑引力的
作用下，绕原子核做圆周运
动，服从经典力学的规律。
II.电子运行轨道的半径不是
任意的，即电子的轨道是量
子化的。
III.电子在这些轨道上绕核的
运动是稳定的，不产生电磁
辐射。
四.玻尔原子理论的基本假设
丹麦物理学家玻尔在1913年提出了自己的原子结构假说，即玻尔理论：
②定态假设：
I.当电子在不同的轨道上运
动时，原子处于不同的状态，
具有不同的能量。
II.由于电子轨道是特定值，
因此，原子的能量也只能取
一系列特定的值，也是量子
化的。这些量子化的能量值
叫作能级。
III.原子中这些具有确定能量
的稳定状态，称为定态。能
量最低的状态叫作基态，其
他的状态叫作激发态。
四.玻尔原子理论的基本假设
用n＝1标记氢原子的基态，相应的基态能量记为E1；用n＝2，3，4，…标记氢原子的激发态，相应的能量记为E2 ， E3 ， E4 …
丹麦物理学家玻尔在1913年提出了自己的原子结构假说，即玻尔理论：
③跃迁假设：
I.当电子从能量较高的定态轨
道（其能量记为En）跃迁到
能量较低的定态轨道（能量
记为Em ，m能量为hv的光子，满足：
En－Em＝hv。这个式子称为
频率条件，又称辐射条件。
II.反之，当电子吸收光子时
会从能量较低的定态轨道跃
迁到能量较高的定态轨道，
吸收的光子的能量同样由频
率条件决定。
四.玻尔原子理论的基本假设
从玻尔的基本假设出发，运用经典电磁学和经典力学的理论，可以计算氢原子中电子的可能轨道半径及相应的能量，画出能级图。
1.基态轨道半径与能量：
2.任意轨道半径与能量：
五.玻尔理论对氢光谱的解释
①根据玻尔理论推导出巴耳末公式与实验值符合得很好。
②玻尔理论也能很好地解释甚至预言氢原子的其他谱线系，它们也都被实验观测到了，分别称为赖曼系、帕邢系、布喇开系等。
问题：如何推导氢原子各能级的动能？
五.玻尔理论对氢光谱的解释
问题：原子跃迁后氢原子动能，势能，原子能量如何变化？
思考：一群氢原子处于4能级，最多可能发出几种频率的光？一个氢原子处于4能级，最多可能发出几种频率的光？
五.玻尔理论对氢光谱的解释
3.常见现象的解释：
①普通物体不发光的解释：通常情况下，原子处于基态，非常稳定，不发光。
②对原子发光的解释：激发态的原子是不稳定的，会自发地随机向能量较低的能级跃迁，放出光子，最终回到基态。
③对吸收光谱的解释：原子从低能级向高能级跃迁需要吸收相应的能量，即吸收掉对应频率的光形成暗线。原子发出的光与吸收的光频率是一一对应的。
注意：原子吸收光子能量时只能吸收等于两能级差值能量的光子，吸收电子能量时也能跃迁，但要吸收能量大于两能级差值能量的电子。
五.玻尔理论对氢光谱的解释
3.常见现象的解释：
④对原子光谱的解释：由于原子的能级是分立的，所以放出的光子的能量也是分立的。因此原子的发射光谱只有一些分立的亮线。
⑤由于不同的原子具有不同的结构，能级各不相同，因此辐射（或吸收）的光子频率也不相同。这就是不同元素的原子具有不同的特征谱线的原因。
⑥街道上的霓虹灯、试电笔中的氖管，都是由灯管内的气体原子从高能级向低能级跃迁而发
光的。食盐被灼烧时发的光，也主要
是由食盐蒸气中钠原子的能级跃迁而
造成的。
五.玻尔理论对氢光谱的解释
1.玻尔的原子理论第一次将量子观念引入原子领域，成功地解释了氢原子光谱的实验规律，但对于稍微复杂一点的原子如氦原子，玻尔理论就无法解释它的光谱现象。后来，人们经过进一步探索，建立了完整描述微观规律的量子力学。
2.玻尔理论的不足之处在于保留了经典粒子的观念，仍然把电子的运动看作经典力学描述下的轨道运动。
3.根据量子力学，不能把电子的运动看成一个具有确定坐标的质点的轨道运动。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。如果用疏密不同
的点表示电子在各个位置出现的
概率，画出图来就像云雾一样，
人们形象地把它叫作电子云。图
甲是氢原子处于n＝1状态时的电
子云；图 乙画的是n＝2时其中
一个状态的电子云。
六.玻尔理论的局限性
例1.关于光谱，下列说法中正确的是( )
A.炽热的液体发射连续光谱
B.线状光谱和吸收光谱都可以对物质进行分析
C.太阳光谱中的暗线，说明太阳中缺少与这些暗线相对应的元素
D.发射光谱一定是连续光谱
例2.对于原子光谱，下列说法正确是（ ）
A.分析物质发光体的光谱，可以鉴别物质中含那种元
B.由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的光谱是相同的
C.各种原子的原子结构不同，所以各种原子的光谱也是不同的
D.原子光谱是不连续的
AB
ACD
例3.对于巴耳末公式 的理解，下列说法正确的是（ ）
A.此公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的
B.此公式中n可以取任意值，所以氢原子光谱是连续的
C.此公式中n只能取整数，故氢原子光谱是线状谱
D.此公式不但适用于氢原子光谱，还适用于其他原子光谱
例4.太阳光谱中有许多暗线，他们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于（ ）
A.太阳表面大气中缺少相应的元素
B.太阳内部缺少相应的元素
C.太阳表面大气层中存在着相应元素
D.太阳内部存在相应元素
AC
C
例5.下面关于玻尔理论的解释中，不正确的说法是（ ）
A.原子只能处于一系列不连续的状态中，每个状态都对应一定的能量
B.原子中，虽然核外电子不断做加速运动，但只要能量状态不改变，就不会向外辐射能量
C.原子从一种定态跃迁到另一种定态时，一定要辐射一定频率的光子
D.原子的每一个能量状态都对应一个电子轨道，并且这些轨道是不连续的
C
例6.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3.20eV。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.5种
例7.要使一群处于基态的氢原子从基态跃迁到n=4激发态，则照射光的能量是多少？频率是多少？跃迁后能发出几种频率不同的光？
答：12.75eV；3.08x1015Hz；6种
B
谢谢观看
祝你学业有成
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