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第4节　氢原子光谱和玻尔的原子模型
(分值：100分)
选择题1～11题，每小题8分，共88分。
对点题组练
题组一　光谱和光谱分析
1.关于光谱，下列说法正确的是(　　)
一切光源发出的光谱都是连续谱
一切光源发出的光谱都是线状谱
稀薄气体发出的光谱是线状谱
做光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质和确定物质的化学组成
2.(多选)下列关于光谱和光谱分析的说法中正确的是(　　)
光谱包括发射光谱、连续谱、线状谱、原子光谱、吸收光谱五种光谱
往酒精灯的火焰上撒精盐，可以用分光镜观察到钠的线状谱
利用太阳光谱可以分析太阳的化学组成
各种原子的发射光谱都是线状谱
题组二　氢原子光谱的实验规律　经典理论的困难
3.(多选)关于经典电磁理论与原子的核式结构之间的关系，下列说法正确的是(　　)
经典电磁理论很容易解释原子的稳定性
根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上
根据经典电磁理论，原子光谱应该是连续的
原子的核式结构模型彻底否定了经典电磁理论
4.(多选)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进行分析，发现这些谱线的波长满足一个公式：＝R∞(－)(n＝3，4，5，…)，其中n表示电子所在能级的量子数。下列说法正确的是(　　)
n越大，辐射的光子能量越小
n越小，辐射的光越易发生衍射
n越大，辐射的光的频率越大
n越大，辐射的光在同一种介质中传播的速度越大
题组三　玻尔原子理论的基本假设
5.玻尔理论假设氢原子的核外电子围绕原子核做圆周运动，下列说法正确的是(　　)
核外电子做圆周运动时向外辐射能量
核外电子只能在一些分立的特定轨道上绕核运动
原子处于基态或激发态时，能量均相同且为特定值
电子轨道半径变化时，以光子的形式任意吸收或辐射能量
6.(2023·新课标卷，16)铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳定的频率，铯原子钟利用的两能级的能量差量级为10－5 eV，跃迁发射的光子的频率量级为(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，元电荷e＝1.60×10－19 C)(　　)
103 Hz 106 Hz 109 Hz 1012 Hz
7.如图所示是氢原子的能级图，若一群氢原子处于n＝3能级，下列说法正确的是(　　)
从n＝3能级跃迁到n＝1能级时放出的光子的波长最长
这群氢原子放出的光子中，能量最大为10.2 eV
这群氢原子跃迁时能够放出3种不同频率的光子
这群氢原子能够吸收任意光子的能量而向更高能级跃迁
8.(多选)如图为氢原子的能级示意图，大量处于基态的氢原子受到激发后跃迁到n＝4能级，然后向低能级跃迁发出光，则下列说法正确的是(　　)
基态氢原子可能受到能量为12.85 eV的外来单色光照射激发
基态氢原子可能受到动能为12.85 eV的外来电子轰击激发
一个处于n＝4激发态的氢原子向基态跃迁时最多可能发出6种谱线
一个处于n＝4激发态的氢原子向基态跃迁时最多可能发出3种谱线
综合提升练
9.氢原子的能级图如图所示，现处于n＝4能级的大量氢原子向低能级跃迁，下列说法正确的是(　　)
这些氢原子可能发出6种不同频率的光
氢原子由n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射的光子能量最小
氢原子由n＝4能级跃迁到n＝3能级时，辐射的光子波长最短
已知钾的逸出功为2.22 eV，则氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射的光子可以从金属钾的表面打出光电子
10.(多选)氢原子能级图如图所示，a、b、c分别表示原子在不同能级之间的三种跃迁途径，设a、b、c在跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是εa、εb、εc和λa、λb、λc，若a光恰能使某金属发生光电效应，则(　　)
λa＝λb＋λc
＝＋
Eb＝Ea＋Ec
c光也能使该金属发生光电效应
11.如图为氢原子的能级图。当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射光子a；当氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝1的能级时，辐射光子b，则下列判断正确的是(　　)
光子a的能量大于光子b的能量
光子a的波长小于光子b的波长
光子a的频率小于光子b的频率
b光比a光更容易发生衍射现象
培优加强练
12.(12分)如图为氢原子的能级图，大量处于n＝4激发态的氢原子跃迁时，能发出多个能量不同的光子。
(1)(6分)求其中频率最大光子的能量；
(2)(6分)若用此光照射到逸出功为2.75 eV的光电管上，求加在该光电管上的反向遏止电压。
第4节　氢原子光谱和玻尔的原子模型
1.C　[炽热的固体、液体和高压气体发出的光谱是连续光谱，稀薄气体发出的光谱是线状谱，所以A、B错误，C正确；在鉴别物质和确定物质的化学组成时，是利用原子的特征谱线进行分析，原子的特征谱线是线状谱，所以D错误。]
2.BD　[光谱包括发射光谱和吸收光谱两种，其中发射光谱分为连续谱和线状谱，线状谱和吸收光谱都能体现不同原子的特征，称为原子光谱，各种原子的发射光谱都是线状谱，选项A错误，D正确；往酒精灯的火焰上撒精盐，可以用分光镜观察到钠的线状谱，选项B正确；太阳光谱是吸收光谱，其中的暗线，是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的，说明太阳大气层中存在与这些暗线相对应的元素，但是不能分析太阳的化学组成，选项C错误。]
3.BC　[根据经典电磁理论，电子在绕核做加速运动的过程中，要向外辐射电磁波，因此能量要减少，电子的轨道半径要减小，最终会落到原子核上，因而原子是不稳定的。电子在转动过程中，随着运动半径不断减小，运动频率不断增大，辐射电磁波的频率不断变化，因而大量原子发光的光谱应该是连续谱。事实上，原子是稳定的，原子光谱也不是连续谱，而是线状谱，故A错误，B、C正确；原子核式结构模型与经典电磁理论的种种矛盾说明，经典电磁理论已不适用于原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量子化的概念提出了量子化的原子模型，但在玻尔的原子模型中仍然认为原子中有一个很小的原子核，电子在核外绕核做匀速圆周运动，电子受到的库仑力提供向心力，并没有彻底否定经典的电磁理论，故D错误。]
4.BC　[该公式表示氢原子从n＞2的能级跃迁到n＝2时发出的光组成的巴耳末线系，n越大，对应两能级间的差值越大，辐射的光子能量也越大，A错误；光子的能量ε＝hν＝h，n越小时，辐射的光的光子能量越小，则光的波长越大，而波长越大，越容易发生衍射，B正确；n越大，辐射的光的频率越大，而频率越大，光在同种介质中的折射率n′越大，根据折射率n′＝可知，光在同一种介质中传播的速度越小，C正确，D错误。]
5.B　[电子虽然做圆周运动，但不向外辐射能量，处于稳定的状态，A错误；根据玻尔理论假设的解释，电子轨道是量子化的，电子运行轨道的半径不是任意的，只有当半径的大小符合一定条件，这样的轨道才是可能的，即核外电子只能在一些分立的特定轨道上绕核运动，B正确；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，C错误；根据玻尔理论的频率条件hν＝En－Em可知，吸收或辐射的能量不是任意的，是由前后两个能级的能量差决定，D错误。]
6.C　[由跃迁理论可知，跃迁发射的光子能量等于发生跃迁的两能级的能量差，即ΔE＝hν，解得ν＝＝ Hz≈2.4×109 Hz，故跃迁发射的光子频率数量级为109 Hz，C正确。]
7.C　[氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时放出的光子的能量最大，频率最高，波长最短，故A错误；这群氢原子放出的光子中，能量最大为ε＝E3－E1＝12.09 eV，故B错误；这群氢原子跃迁时能够放出光子的频率种数为N＝C＝3，故C正确；这群氢原子只能吸收特定光子的能量而向更高能级跃迁，故D错误。]
8.BD　[基态氢原子若能跃迁到n＝4能级，需要吸收光子的能量为(－0.85 eV)－(－13.6 eV)＝12.75 eV，则基态氢原子受到能量为12.85 eV的外来单色光照射时不能跃迁到n＝4能级，但若受到大于12.75 eV的能量的电子轰击时可跃迁到n＝4的能级，选项A错误，B正确；一个处于n＝4激发态的氢原子向基态跃迁时最多可能发出3种谱线，分别对应于4→3，3→2，2→1，选项C错误，D正确。]
9.A　[根据C＝6，所以这些氢原子总共可辐射出6种不同频率的光，故A正确；由题图可知当核外电子从n＝4能级跃迁到n＝3能级时，能级差最小，辐射的光子频率最小，波长最长，故B、C错误；从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射出的光子能量ε＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV <2.22 eV，小于钾的逸出功，不能发生光电效应，故D错误。]
10.BC　[εa＝E2－E1，εb＝E3－E1，εc＝E3－E2，故εb＝εa＋εc，C正确；又因为ε＝hν＝h，故＝＋，A错误，B正确；a光恰能使某金属发生光电效应，而εa＞εc，c光不能使该金属发生光电效应，D错误。]
11.C　[光子a的辐射能量Ea＝E4－E2＝2.55 eV，光子b的辐射能量Eb＝E3－E1＝12.09 eV，得出Ea＜Eb，A错误；由E＝hν＝知νa＜νb，λa＞λb，B错误，C正确；波长越长，越容易发生衍射现象，D错误。]
12.(1)12.75 eV　(2)10 V
解析　(1)从n＝4到n＝1能级跃迁释放光子的能量最大，
为ε＝hν＝E4－E1＝12.75 eV。
(2)根据Ek＝hν－W0 , 0－Ek＝－eUc
解得Uc＝10 V。第4节　氢原子光谱和玻尔的原子模型
学习目标　1.了解光谱、连续谱和线状谱等概念。 2.知道氢原子光谱的实验规律。 3.知道经典理论的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱分立特性。 4.知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容。 5.了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念。 6.能用玻尔原子理论简单解释氢原子模型。 7.了解玻尔模型的不足之处及其原因。
知识点一　光　谱
早在17世纪，牛顿就发现了白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作光谱，通过这种方式我们可以得到不同物质光谱。下图为二氧化碳分子、钠原子、氢原子的光谱，它们的光谱是否一样？它们发出的光的频率是否相同？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.光谱的定义：用棱镜或光栅把物质发出的光按　　　　　　（频率）展开，获得波长（频率）和　　　　　　分布的记录。
2.分类
（1）发射光谱
①线状谱：光谱是一条条的　　　　。
②连续谱：光谱是　　　　　　　　的光带。
（2）吸收光谱
①定义：连续谱中，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱。
②产生条件：炽热物体发生的白光通过温度较低的气体后，再色散形成的。
3.特征谱线：气体中中性原子的发光光谱都是　　　　　　，说明原子只发出几种　　　　　　的光，不同原子的亮线位置　　　　，说明不同原子的　　　　　　不一样，光谱中的亮线称为原子的　　　　　　。
4.光谱分析的应用：利用原子的　　　　　　　，可以鉴别物质和确定物质的　　　　　　，这种方法称为　　　　　　，它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10－13 kg时就可以被检测到。
【思考】
　阅读课本“科学漫步”，思考：
（1）太阳光谱有什么特点？
（2）太阳光谱产生的原因是什么？
（3）太阳光谱属于哪类光谱？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例1 （多选）下列关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是（　　）
A.太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱
B.煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱
C.进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续光谱
D.我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
训练1 （多选）下列关于特征谱线的几种说法，正确的有（　　）
A.线状谱中的亮线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线
B.线状谱中的亮线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不是特征谱线
C.线状谱中的亮线不是特征谱线，吸收光谱中的暗线是特征谱线
D.同一元素的吸收光谱中的暗线与线状谱中的亮线是相对应的
知识点二　氢原子光谱的实验规律　经典理论的困难
如图所示为氢原子的光谱，仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.氢原子光谱的特点：光谱的结果显示氢原子只能发出一系列　　　　　　的光。
在氢原子光谱图中的可见光区内，由右向左，相邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性。
2.巴耳末公式：＝　　　　　　　　（n＝3，4，5，…），式中R∞叫作　　　　　　　　，实验测得的值为R∞＝1.10×107 m－1。
公式中只能取n≥3的整数，不能连续取值，波长是分立的值。
3.巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的　　　　光谱的特征。
4.其他谱线：除了巴耳末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。
5.经典理论的困难
（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　　　　　　　　。
（2）经典理论的困难：经典物理学既无法解释原子的　　　　性，又无法解释原子光谱的　　　　特征。
例2 对于巴耳末公式，下列说法正确的是（　　）
A.所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应
B.巴耳末公式只确定了氢原子发光中的可见光部分的光波长
C.巴耳末公式确定了氢原子发光中的一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光
D.巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
训练2 （多选）下列关于巴耳末公式＝R∞
的理解，正确的是（　　）
A.巴耳末系的4条谱线位于红外区
B.公式中n可取任意值，故氢原子光谱是连续谱
C.公式中n只能取大于或等于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱
D.在巴耳末系中n值越大，对应的波长λ越短
知识点三　玻尔原子理论的基本假设
1.轨道量子化
（1）原子中的电子在　　　　　　的作用下，绕原子核做　　　　　　。
（2）电子运行轨道的半径不是任意的，也就是说电子的轨道是　　　　的。
（3）电子在这些轨道上绕核的运动是　　　　的，不产生　　　　　　。
2.定态
（1）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，即原子的能量是　　　　　的，这些量子化的能量值叫作　　　　。
（2）原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为　　　　。能量最低的状态叫作　　　　，其他的状态叫作　　　　　　。
（3）理解
①不同轨道对应不同的状态，在这些状态中，尽管电子做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的，原子在不同状态有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。
②基态：基态对应的是电子在离核最近的轨道上运动，氢原子基态能量E1＝－13.6 eV。
③激发态：激发态对应的是电子在离核较远的轨道上运动。
3.跃迁：原子由一个能量状态变为另一个能量状态的过程称为　　　　。
4.频率条件：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＜n）时，会放出能量为hν的光子（h是普朗克常量），这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝　　　　，这个式子称为频率条件，又称辐射条件。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。
例3 （多选）按照玻尔理论，下列表述正确的是（　　）
A.核外电子运动的轨道半径可取任意值
B.氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大
C.电子跃迁时，辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定，即hν＝Em－En（m>n）
D.氢原子从激发态向基态跃迁的过程中，可能辐射能量，也可能吸收能量
例4 若用E1表示氢原子处于基态时的能量，处于第n能级的能量为En＝，则在下列各能量值中，可能是氢原子从激发态向基态跃迁时辐射出来的能量的是（　　）
A.|E1| B.|E1| C.|E1| D.|E1|
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
氢原子各能级的关系为En＝E1（E1＝－13.6 eV，n＝1，2，3，…）。
原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即高能级
En低能级Em（n＞m）。　　　　
知识点四　玻尔理论对氢光谱的解释　玻尔理论的局限性
1.玻尔理论对氢光谱的解释
（1）氢原子能级图（如图所示）
（2）解释巴耳末公式
巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和跃迁之后所处的　　　　　　　的量子数n和2。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。
（3）解释气体导电发光
处于　　　　的原子非常稳定。处于　　　　的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出　　　　，最终回到基态。当气体放电管中的气体导电时，其中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能向上跃迁到激发态，之后自发跃迁到基态并发光。
（4）解释氢原子光谱的不连续性
原子从较高的能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后两个　　　　　　。由于原子的能级是　　　　的，所以放出的光子的能量也是　　　　的，因此原子的发射光谱只有一些　　　　的亮线。
（5）解释不同原子具有不同的特征谱线
由于不同的原子具有不同的结构，　　　　　　各不相同，因此辐射（或吸收）的　　　　　　　也不相同。
2.玻尔理论的局限性
（1）成功之处
玻尔的原子理论第一次将　　　　　　引入原子领域，提出了　　　　　　　　的概念，成功解释了　　　　光谱的实验规律。
（2）局限性
保留了　　　　　　的观念，仍然把电子的运动看作经典力学描述下的　　　　运动。
（3）电子云
当原子处于不同的状态时，电子在各处出现的　　　　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　　　　，画出图来就像云雾一样，人们形象地把它叫作电子云。
【思考】
1.如图是氢原子的能级图。
（1）能级图中横线的物理意义是什么？
（2）横线左端的数字“1，2，3…”表示什么意思？
（3）横线右端的数字表示什么意思？
（4）能级横线间的距离表示什么意思？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
2.处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低的能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态。如果大量处于量子数为n的激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可辐射出多少种不同频率的光？
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
例5 如图为氢原子能级示意图，则下列说法正确的是（　　）
A.一个处于n＝3能级的氢原子，自发跃迁时最多能辐射出三种不同频率的光子
B.一群处于n＝5能级的氢原子最多能放出10种不同频率的光
C.处于n＝2能级的氢原子吸收2.10 eV的光子可以跃迁到n＝3能级
D.用能量为14.0 eV的光子照射，不能使处于基态的氢原子电离
听课笔记　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
训练3 （2023·湖北卷，1）2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为121.6 nm的氢原子谱线（对应的光子能量为10.2 eV）。根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太阳中氢原子（　　）
A.n＝2和n＝1能级之间的跃迁
B.n＝3和n＝1能级之间的跃迁
C.n＝3和n＝2能级之间的跃迁
D.n＝4和n＝2能级之间的跃迁
训练4 下列说法中正确的是（　　）
A.玻尔原子理论的成功之处是保留了经典粒子的概念
B.玻尔的原子理论成功地解释了氢原子的分立光谱，因此玻尔的原子结构理论已完全揭示了微观粒子运动的规律
C.玻尔把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统，提出了自己的原子结构假说
D.玻尔原子理论中的轨道量子化和能量量子化的假说，启发了普朗克将量子化的理论用于黑体辐射的研究
随堂对点自测
1.（光谱和光谱分析）利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析，下列说法正确的是（　　）
A.利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分
B.利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分
C.高温物体发出的光通过物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分
D.同一种物质的线状谱与吸收光谱上的暗线，由于光谱的不同，它们没有关系
2.（氢原子光谱的实验规律）（多选）巴耳末通过对氢原子光谱的研究总结出巴耳末公式＝R∞，n＝3，4，5，…，对此，下列说法正确的是（　　）
A.巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式
B.巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性
C.巴耳末依据氢原子光谱的分析总结出巴耳末公式
D.巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，其波长的分立值并不是人为规定的
3.（玻尔理论对氢光谱的解释）（2023·山东卷，1）“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空，对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系，原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出频率为ν1的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为ν3的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率ν2为（　　）
A.ν0＋ν1＋ν3 B.ν0＋ν1－ν3
C.ν0－ν1＋ν3 D.ν0－ν1－ν3
第4节　氢原子光谱和玻尔的原子模型
知识点一
导学　提示　不一样　不同。
知识梳理
1.波长　强度　2.(1)①亮线　②连在一起　3.线状谱　特定频率　不同　发光频率　特征谱线　4.特征谱线　组成成分　光谱分析
[思考] 提示　(1)在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线。
(2)阳光中含有各种颜色的光，但当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气中含有的元素会吸收它自己特征谱线的光，然后再向四面八方发射出去，到达地球的这些谱线看起来就弱了，这就形成了明亮背景下的暗线。
(3)吸收光谱。
例1 BC　[太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续光谱经过太阳大气层时产生的吸收光谱，正是太阳发出的光谱被太阳大气层中存在的对应元素吸收所致，白炽灯发出的是连续光谱，A错误；月球本身不会发光，靠反射太阳光才能使我们看到它，所以不能通过光谱分析鉴别月球的物质成分，D错误；光谱分析只能是线状谱和吸收光谱，连续光谱是不能用来做光谱分析的，C正确；煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯都是稀薄气体发出的光，产生的光谱都是线状谱，B正确。]
训练1 AD　[线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线均为特征谱线，并且实验表明各种元素在吸收光谱中的每一条暗线都跟这种元素在线状谱中的一条亮线相对应，所以A、D正确，B、C错误。]
知识点二
导学　提示　从右至左，相邻谱线间的距离越来越小。
知识梳理
1.特定波长　2.R∞　里德伯常量　3.线状
5.(1)α粒子散射实验　(2)稳定　分立
例2 C　[巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子发光中的光的波长，A、D错误；巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括可见光和紫外光，B错误，C正确。]
训练2 CD　[此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的四条谱线时得到的，A错误；公式中n只能取大于或等于3的整数，λ不能连续取值，故氢原子光谱是线状谱，B错误，C正确；根据公式可知，n值越大，对应的波长λ越短，D正确。]
知识点三
1.(1)库仑引力　圆周运动　(2)量子化　(3)稳定　电磁辐射
2.(1)量子化　能级　(2)定态　基态　激发态　3.跃迁
4.En－Em
例3 BC　[根据玻尔理论，核外电子运动的轨道半径是确定的值，而不是任意值，A错误；氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大，B正确；由跃迁规律可知，C正确；氢原子从激发态向基态跃迁的过程中，应辐射能量，D错误。]
例4 B　[处于第2能级的能量E2＝，则向基态跃迁时辐射的能量ΔE＝|E1|，处于第3能级的能量E3＝，则向基态跃迁时辐射的能量ΔE′＝|E1|，处于第4能级的能量为E4＝，向基态跃迁时辐射的能量ΔE″＝|E1|，则B正确。]
知识点四
1.(2)定态轨道　(3)基态　激发态　光子　(4)能级之差　分立　分立　分立　
(5)能级　光子频率　2.(1)量子观念　定态和跃迁　氢原子　(2)经典粒子　轨道　(3)概率　概率
[思考]
1.提示　(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态，氢原子可以有无穷多个能级值。
(2)横线左端的数字“1，2，3…”表示量子数。“1”表示原子处于基态，“2”“3”…表示原子处于不同的激发态。
(3)横线右端的数字“－13.6，－3.40…”表示氢原子各个状态的能量值。
(4)能级横线间的距离和相应的能级差相对应，能级差越大，间隔越宽，所以量子数越大，能级越密。
2.提示　大量氢原子处于量子数为n的激发态时，可能辐射出的光谱线条数为N＝＝C。
例5 B　[一个处于n＝3能级的氢原子，自发跃迁时最多能辐射出两种不同频率的光子(3→2、2→1)，A错误；一群处于n＝5能级的氢原子最多能放出C＝10种不同频率的光，故B正确；氢原子由n＝2能级跃迁到n＝3能级，吸收能量为E＝E3－E2＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV，所以氢原子不能吸收能量为2.10 eV的光子并从n＝2能级跃迁到n＝3能级，C错误；n＝1能级能量值为E1＝－13.6 eV，因此处于n＝1能级氢原子电离至少需要吸收能量13.6 eV，用能量为14.0 eV的光子照射，能使处于基态的氢原子电离，故D错误。]
训练3 A　[由题图可知n＝2和n＝1的能级之间的能量差值为ΔE＝E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，与探测器探测到的谱线能量相等，可知此谱线来源于太阳中氢原子n＝2和n＝1能级之间的跃迁，故A正确。]
训练4 C　[玻尔原子理论的成功之处是引入了量子观念，不足之处是保留了经典粒子的概念，故A错误；玻尔的原子理论成功地解释了氢原子的分立光谱，但不足之处，是它保留了经典理论中的一些观点，如电子轨道的概念，不能解释其他原子的发光光谱，故B错误；玻尔在原子核式结构模型的基础上把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统中，提出了自己的原子结构假说，故C正确；玻尔受到普朗克的能量子观点的启发，得出原子轨道的量子化和能量的量子化，故D错误。]
随堂对点自测
1.B　[高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，选项A错误；某种物质发光的线状谱中的亮线是与原子发出的某频率的光有关，通过这些亮线与原子的特征谱线对照，即可确定物质的组成成分，选项B正确；高温物体发出的光通过物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线与所经物质有关，选项C错误；某种物质发出某种频率的光，当光通过这种物质时它也会吸收这种频率的光，因此线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，选项D错误]
2.CD　[巴耳末公式是根据氢原子光谱总结出来的，选项A错误，C正确；氢原子光谱的不连续性反映了氢原子发光的分立性，即辐射波长的分立特征，选项B错误，D正确。]
3.D　[原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ时有EⅡ－EⅠ＝hν0，且从激发态能级Ⅱ跃迁到基态Ⅰ的过程有EⅡ－EⅠ＝hν1＋hν2＋hν3，联立解得ν2＝ν0－ν1－ν3，故D正确。](共64张PPT)
第4节　氢原子光谱和玻尔的原子模型
第四章　原子结构和波粒二象性
1.了解光谱、连续谱和线状谱等概念。 2.知道氢原子光谱的实验规律。 3.知道经典理论的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱分立特性。 4.知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容。 5.了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念。 6.能用玻尔原子理论简单解释氢原子模型。 7.了解玻尔模型的不足之处及其原因。
学习目标
目 录
CONTENTS
知识点
01
随堂对点自测
02
课后巩固训练
03
知识点
1
知识点二　氢原子光谱的实验规律　经典理论的困难
知识点一　光　谱
知识点三　玻尔原子理论的基本假设
知识点四　玻尔理论对氢光谱的解释　玻尔理论的局限性
知识点一　光　谱
早在17世纪，牛顿就发现了白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作光谱，通过这种方式我们可以得到不同物质光谱。下图为二氧化碳分子、钠原子、氢原子的光谱，它们的光谱是否一样？它们发出的光的频率是否相同？
提示　不一样　不同。
1.光谱的定义：用棱镜或光栅把物质发出的光按______(频率)展开，获得波长(频率)和______分布的记录。
2.分类
(1)发射光谱
①线状谱：光谱是一条条的______。
②连续谱：光谱是____________的光带。
(2)吸收光谱
①定义：连续谱中，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱。
②产生条件：炽热物体发生的白光通过温度较低的气体后，再色散形成的。
波长
强度
亮线
连在一起
3.特征谱线：气体中中性原子的发光光谱都是_________，说明原子只发出几种____________的光，不同原子的亮线位置______，说明不同原子的____________不一样，光谱中的亮线称为原子的____________。
4.光谱分析的应用：利用原子的____________，可以鉴别物质和确定物质的____________，这种方法称为____________，它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10－13 kg时就可以被检测到。
线状谱
特定频率
不同
发光频率
特征谱线
特征谱线
组成成分
光谱分析
【思考】
阅读课本“科学漫步”，思考：
(1)太阳光谱有什么特点？
(2)太阳光谱产生的原因是什么？
(3)太阳光谱属于哪类光谱？
提示　(1)在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线。
(2)阳光中含有各种颜色的光，但当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气中含有的元素会吸收它自己特征谱线的光，然后再向四面八方发射出去，到达地球的这些谱线看起来就弱了，这就形成了明亮背景下的暗线。
(3)吸收光谱。
BC
例1 (多选)下列关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是(　　)
A.太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱
B.煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱
C.进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续光谱
D.我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分
解析　太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续光谱经过太阳大气层时产生的吸收光谱，正是太阳发出的光谱被太阳大气层中存在的对应元素吸收所致，白炽灯发出的是连续光谱，A错误；月球本身不会发光，靠反射太阳光才能使我们看到它，所以不能通过光谱分析鉴别月球的物质成分，D错误；光谱分析只能是线状谱和吸收光谱，连续光谱是不能用来做光谱分析的，C正确；煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯都是稀薄气体发出的光，产生的光谱都是线状谱，B正确。
AD
训练1 (多选)下列关于特征谱线的几种说法，正确的有(　　)
A.线状谱中的亮线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线
B.线状谱中的亮线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不是特征谱线
C.线状谱中的亮线不是特征谱线，吸收光谱中的暗线是特征谱线
D.同一元素的吸收光谱中的暗线与线状谱中的亮线是相对应的
解析　线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线均为特征谱线，并且实验表明各种元素在吸收光谱中的每一条暗线都跟这种元素在线状谱中的一条亮线相对应，所以A、D正确，B、C错误。
知识点二　氢原子光谱的实验规律　经典理论的困难
如图所示为氢原子的光谱，仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？
提示　从右至左，相邻谱线间的距离越来越小。
1.氢原子光谱的特点：光谱的结果显示氢原子只能发出一系列____________的光。
在氢原子光谱图中的可见光区内，由右向左，相邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性。
特定波长
里德伯常量
3.巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的______光谱的特征。
4.其他谱线：除了巴耳末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。
5.经典理论的困难
(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_____________________。
(2)经典理论的困难：经典物理学既无法解释原子的______性，又无法解释原子光谱的______特征。
线状
α粒子散射实验
稳定
分立
C
例2 对于巴耳末公式，下列说法正确的是(　　)
A.所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应
B.巴耳末公式只确定了氢原子发光中的可见光部分的光波长
C.巴耳末公式确定了氢原子发光中的一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光
D.巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长
解析　巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子发光中的光的波长，A、D错误；巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括可见光和紫外光，B错误，C正确。
A.巴耳末系的4条谱线位于红外区
B.公式中n可取任意值，故氢原子光谱是连续谱
C.公式中n只能取大于或等于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱
D.在巴耳末系中n值越大，对应的波长λ越短
解析　此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的四条谱线时得到的，A错误；公式中n只能取大于或等于3的整数，λ不能连续取值，故氢原子光谱是线状谱，B错误，C正确；根据公式可知，n值越大，对应的波长λ越短，D正确。
CD
知识点三　玻尔原子理论的基本假设
1.轨道量子化
(1)原子中的电子在____________的作用下，绕原子核做____________。
(2)电子运行轨道的半径不是任意的，也就是说电子的轨道是_________的。
(3)电子在这些轨道上绕核的运动是______的，不产生____________。
库仑引力
圆周运动
量子化
稳定
电磁辐射
2.定态
量子化
(1)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，即原子的能量是_________的，这些量子化的能量值叫作______。
(2)原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为______。能量最低的状态叫作______，其他的状态叫作_________。
(3)理解
①不同轨道对应不同的状态，在这些状态中，尽管电子做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的，原子在不同状态有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。
能级
定态
基态
激发态
②基态：基态对应的是电子在离核最近的轨道上运动，
氢原子基态能量E1＝－13.6 eV。
③激发态：激发态对应的是电子在离核较远的轨道上运动。
跃迁
3.跃迁：原子由一个能量状态变为另一个能量状态的过程称为______。
4.频率条件：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＜n)时，会放出能量为hν的光子(h是普朗克常量)，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝____________，这个式子称为频率条件，又称辐射条件。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。
En－Em
例3 (多选)按照玻尔理论，下列表述正确的是(　　)
A.核外电子运动的轨道半径可取任意值
B.氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大
C.电子跃迁时，辐射或吸收光子的能量由能级的能量差决定，即hν＝Em－En(m>n)
D.氢原子从激发态向基态跃迁的过程中，可能辐射能量，也可能吸收能量
解析　根据玻尔理论，核外电子运动的轨道半径是确定的值，而不是任意值，A错误；氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量越大，B正确；由跃迁规律可知，C正确；氢原子从激发态向基态跃迁的过程中，应辐射能量，D错误。
BC
B
知识点四　玻尔理论对氢光谱的解释　玻尔理论的局限性
1.玻尔理论对氢光谱的解释
(1)氢原子能级图(如图所示)
(2)解释巴耳末公式
巴耳末公式中的正整数n和2正好代表
能级跃迁之前和跃迁之后所处的____________
的量子数n和2。
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。
定态轨道
(3)解释气体导电发光
处于______的原子非常稳定。处于_________的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，放出______，最终回到基态。当气体放电管中的气体导电时，其中的原子受到高速运动的电子的撞击，有可能向上跃迁到激发态，之后自发跃迁到基态并发光。
(4)解释氢原子光谱的不连续性
原子从较高的能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后两个____________。由于原子的能级是______的，所以放出的光子的能量也是______的，因此原子的发射光谱只有一些______的亮线。
(5)解释不同原子具有不同的特征谱线
由于不同的原子具有不同的结构，______各不相同，因此辐射(或吸收)的____________也不相同。
基态
激发态
光子
能级之差
分立
分立
分立
能级
光子频率
2.玻尔理论的局限性
量子观念
(1)成功之处
玻尔的原子理论第一次将____________引入原子领域，提出了_______________的概念，成功解释了_________光谱的实验规律。
(2)局限性
保留了____________的观念，仍然把电子的运动看作经典力学描述下的______运动。
(3)电子云
当原子处于不同的状态时，电子在各处出现的______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______，画出图来就像云雾一样，人们形象地把它叫作电子云。
定态和跃迁
氢原子
经典粒子
轨道
概率
概率
【思考】
1.如图是氢原子的能级图。
(1)能级图中横线的物理意义是什么？
(2)横线左端的数字“1，2，3…”表示什么意思？
(3)横线右端的数字表示什么意思？
(4)能级横线间的距离表示什么意思？
提示　(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态，氢原子可以有无穷多个能级值。
(2)横线左端的数字“1，2，3…”表示量子数。“1”表示原子处于基态，“2”“3”…表示原子处于不同的激发态。
(3)横线右端的数字“－13.6，－3.40…”表示氢原子各个状态的能量值。
(4)能级横线间的距离和相应的能级差相对应，能级差越大，间隔越宽，所以量子数越大，能级越密。
2.处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低的能级跃迁，经过一次或几次跃迁到达基态。如果大量处于量子数为n的激发态的氢原子向基态跃迁时，最多可辐射出多少种不同频率的光？
B
例5 如图为氢原子能级示意图，则下列说法正确的是(　　)
A.一个处于n＝3能级的氢原子，自发跃迁时最多能辐射出三种不同频率的光子
B.一群处于n＝5能级的氢原子最多能放出10种不同频率的光
C.处于n＝2能级的氢原子吸收2.10 eV的光子可以跃迁到n＝3能级
D.用能量为14.0 eV的光子照射，不能使处于基态的氢原子电离
解析　一个处于n＝3能级的氢原子，自发跃迁时最多能辐射出两种不同频率的光子(3→2、2→1)，A错误；一群处于n＝5能级的氢原子最多能放出C＝10种不同频率的光，故B正确；氢原子由n＝2能级跃迁到n＝3能级，吸收能量为E＝E3－E2＝－1.51 eV－(－3.4 eV)＝1.89 eV，所以氢原子不能吸收能量为2.10 eV的光子并从n＝2能级跃迁到n＝3能级，C错误；n＝1能级能量值为E1＝－13.6 eV，因此处于n＝1能级氢原子电离至少需要吸收能量13.6 eV，用能量为14.0 eV的光子照射，能使处于基态的氢原子电离，故D错误。
A
训练3 (2023·湖北卷，1)2022年10月，我国自主研发的“夸父一号”太阳探测卫星成功发射。该卫星搭载的莱曼阿尔法太阳望远镜可用于探测波长为121.6 nm的氢原子谱线(对应的光子能量为10.2 eV)。根据如图所示的氢原子能级图，可知此谱线来源于太阳中氢原子(　　)
A.n＝2和n＝1能级之间的跃迁
B.n＝3和n＝1能级之间的跃迁
C.n＝3和n＝2能级之间的跃迁
D.n＝4和n＝2能级之间的跃迁
解析　由题图可知n＝2和n＝1的能级之间的能量差值为ΔE＝E2－E1＝－3.4 eV－(－13.6 eV)＝10.2 eV，与探测器探测到的谱线能量相等，可知此谱线来源于太阳中氢原子n＝2和n＝1能级之间的跃迁，故A正确。
训练4 下列说法中正确的是(　　)
A.玻尔原子理论的成功之处是保留了经典粒子的概念
B.玻尔的原子理论成功地解释了氢原子的分立光谱，因此玻尔的原子结构理论已完全揭示了微观粒子运动的规律
C.玻尔把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统，提出了自己的原子结构假说
D.玻尔原子理论中的轨道量子化和能量量子化的假说，启发了普朗克将量子化的理论用于黑体辐射的研究
C
解析　玻尔原子理论的成功之处是引入了量子观念，不足之处是保留了经典粒子的概念，故A错误；玻尔的原子理论成功地解释了氢原子的分立光谱，但不足之处，是它保留了经典理论中的一些观点，如电子轨道的概念，不能解释其他原子的发光光谱，故B错误；玻尔在原子核式结构模型的基础上把微观世界中物理量取分立值的观念应用到原子系统中，提出了自己的原子结构假说，故C正确；玻尔受到普朗克的能量子观点的启发，得出原子轨道的量子化和能量的量子化，故D错误。
随堂对点自测
2
B
1.(光谱和光谱分析)利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析，下列说法正确的是(　　)
A.利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分
B.利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分
C.高温物体发出的光通过物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分
D.同一种物质的线状谱与吸收光谱上的暗线，由于光谱的不同，它们没有关系
解析　高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，选项A错误；某种物质发光的线状谱中的亮线是与原子发出的某频率的光有关，通过这些亮线与原子的特征谱线对照，即可确定物质的组成成分，选项B正确；高温物体发出的光通过物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线与所经物质有关，选项C错误；某种物质发出某种频率的光，当光通过这种物质时它也会吸收这种频率的光，因此线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，选项D错误
CD
A.巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式
B.巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性
C.巴耳末依据氢原子光谱的分析总结出巴耳末公式
D.巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，其波长的分立值并不是人为规定的
解析　巴耳末公式是根据氢原子光谱总结出来的，选项A错误，C正确；氢原子光谱的不连续性反映了氢原子发光的分立性，即辐射波长的分立特征，选项B错误，D正确。
D
3.(玻尔理论对氢光谱的解释)(2023·山东卷，1)“梦天号”实验舱携带世界首套可相互比对的冷原子钟组发射升空，对提升我国导航定位、深空探测等技术具有重要意义。如图所示为某原子钟工作的四能级体系，原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ，然后自发辐射出频率为ν1的光子，跃迁到钟跃迁的上能级2，并在一定条件下可跃迁到钟跃迁的下能级1，实现受激辐射，发出钟激光，最后辐射出频率为ν3的光子回到基态。该原子钟产生的钟激光的频率ν2为(　　)
A.ν0＋ν1＋ν3 B.ν0＋ν1－ν3
C.ν0－ν1＋ν3 D.ν0－ν1－ν3
解析　原子吸收频率为ν0的光子从基态能级Ⅰ跃迁至激发态能级Ⅱ时有EⅡ－EⅠ＝hν0，且从激发态能级Ⅱ跃迁到基态Ⅰ的过程有EⅡ－EⅠ＝hν1＋hν2＋hν3，联立解得ν2＝ν0－ν1－ν3，故D正确。
课后巩固训练
3
C
1.关于光谱，下列说法正确的是(　　)
对点题组练
题组一　光谱和光谱分析
A.一切光源发出的光谱都是连续谱
B.一切光源发出的光谱都是线状谱
C.稀薄气体发出的光谱是线状谱
D.做光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质和确定物质的化学组成
解析　炽热的固体、液体和高压气体发出的光谱是连续光谱，稀薄气体发出的光谱是线状谱，所以A、B错误，C正确；在鉴别物质和确定物质的化学组成时，是利用原子的特征谱线进行分析，原子的特征谱线是线状谱，所以D错误。
BD
2.(多选)下列关于光谱和光谱分析的说法中正确的是(　　)
A.光谱包括发射光谱、连续谱、线状谱、原子光谱、吸收光谱五种光谱
B.往酒精灯的火焰上撒精盐，可以用分光镜观察到钠的线状谱
C.利用太阳光谱可以分析太阳的化学组成
D.各种原子的发射光谱都是线状谱
解析　光谱包括发射光谱和吸收光谱两种，其中发射光谱分为连续谱和线状谱，线状谱和吸收光谱都能体现不同原子的特征，称为原子光谱，各种原子的发射光谱都是线状谱，选项A错误，D正确；往酒精灯的火焰上撒精盐，可以用分光镜观察到钠的线状谱，选项B正确；太阳光谱是吸收光谱，其中的暗线，是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的，说明太阳大气层中存在与这些暗线相对应的元素，但是不能分析太阳的化学组成，选项C错误。
BC
题组二　氢原子光谱的实验规律　经典理论的困难
3.(多选)关于经典电磁理论与原子的核式结构之间的关系，下列说法正确的是(　　)
A.经典电磁理论很容易解释原子的稳定性
B.根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上
C.根据经典电磁理论，原子光谱应该是连续的
D.原子的核式结构模型彻底否定了经典电磁理论
解析　根据经典电磁理论，电子在绕核做加速运动的过程中，要向外辐射电磁波，因此能量要减少，电子的轨道半径要减小，最终会落到原子核上，因而原子是不稳定的。电子在转动过程中，随着运动半径不断减小，运动频率不断增大，辐射电磁波的频率不断变化，因而大量原子发光的光谱应该是连续谱。事实上，原子是稳定的，原子光谱也不是连续谱，而是线状谱，故A错误，B、C正确；原子核式结构模型与经典电磁理论的种种矛盾说明，经典电磁理论已不适用于原子系统，玻尔从光谱学成就得到启发，利用普朗克的能量量子化的概念提出了量子化的原子模型，但在玻尔的原子模型中仍然认为原子中有一个很小的原子核，电子在核外绕核做匀速圆周运动，电子受到的库仑力提供向心力，并没有彻底否定经典的电磁理论，故D错误。
BC
B
题组三　玻尔原子理论的基本假设
5.玻尔理论假设氢原子的核外电子围绕原子核做圆周运动，下列说法正确的是(　　)
A.核外电子做圆周运动时向外辐射能量
B.核外电子只能在一些分立的特定轨道上绕核运动
C.原子处于基态或激发态时，能量均相同且为特定值
D.电子轨道半径变化时，以光子的形式任意吸收或辐射能量
解析　电子虽然做圆周运动，但不向外辐射能量，处于稳定的状态，A错误；根据玻尔理论假设的解释，电子轨道是量子化的，电子运行轨道的半径不是任意的，只有当半径的大小符合一定条件，这样的轨道才是可能的，即核外电子只能在一些分立的特定轨道上绕核运动，B正确；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，C错误；根据玻尔理论的频率条件hν＝En－Em可知，吸收或辐射的能量不是任意的，是由前后两个能级的能量差决定，D错误。
C
6.(2023·新课标卷，16)铯原子基态的两个超精细能级之间跃迁发射的光子具有稳定的频率，铯原子钟利用的两能级的能量差量级为10－5 eV，跃迁发射的光子的频率量级为(普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，元电荷e＝1.60×10－19 C)(　　)
A.103 Hz B.106 Hz C.109 Hz D.1012 Hz
C
7.如图所示是氢原子的能级图，若一群氢原子处于n＝3能级，下列说法正确的是(　　)
A.从n＝3能级跃迁到n＝1能级时放出的光子的波长最长
B.这群氢原子放出的光子中，能量最大为10.2 eV
C.这群氢原子跃迁时能够放出3种不同频率的光子
D.这群氢原子能够吸收任意光子的能量而向更高能级跃迁
解析　氢原子从n＝3能级跃迁到n＝1能级时放出的光子的能量最大，频率最高，波长最短，故A错误；这群氢原子放出的光子中，能量最大为ε＝E3－E1＝12.09 eV，故B错误；这群氢原子跃迁时能够放出光子的频率种数为N＝C＝3，故C正确；这群氢原子只能吸收特定光子的能量而向更高能级跃迁，故D错误。
BD
8.(多选)如图为氢原子的能级示意图，大量处于基态的氢原子受到激发后跃迁到n＝4能级，然后向低能级跃迁发出光，则下列说法正确的是(　　)
A.基态氢原子可能受到能量为12.85 eV的外来单色光照射激发
B.基态氢原子可能受到动能为12.85 eV的外来电子轰击激发
C.一个处于n＝4激发态的氢原子向基态跃迁时最多可能发出6种谱线
D.一个处于n＝4激发态的氢原子向基态跃迁时最多可能发出3种谱线
解析　基态氢原子若能跃迁到n＝4能级，需要吸收光子的能量为(－0.85 eV)－(－13.6 eV)＝12.75 eV，则基态氢原子受到能量为12.85 eV的外来单色光照射时不能跃迁到n＝4能级，但若受到大于12.75 eV的能量的电子轰击时可跃迁到n＝4的能级，选项A错误，B正确；一个处于n＝4激发态的氢原子向基态跃迁时最多可能发出3种谱线，分别对应于4→3，3→2，2→1，选项C错误，D正确。
A
A.这些氢原子可能发出6种不同频率的光
B.氢原子由n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射的光子能量最小
C.氢原子由n＝4能级跃迁到n＝3能级时，辐射的光子波长最短
D.已知钾的逸出功为2.22 eV，则氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级辐射的光子可以从金属钾的表面打出光电子
综合提升练
9.氢原子的能级图如图所示，现处于n＝4能级的大量氢原子向低能级跃迁，下列说法正确的是(　　)
BC
10.(多选)氢原子能级图如图所示，a、b、c分别表示原子在不同能级之间的三种跃迁途径，设a、b、c在跃迁过程中，放出光子的能量和波长分别是εa、εb、εc和λa、λb、λc，若a光恰能使某金属发生光电效应，则(　　)
C
11.如图为氢原子的能级图。当氢原子从n＝4的能级跃迁到n＝2的能级时，辐射光子a；当氢原子从n＝3的能级跃迁到n＝1的能级时，辐射光子b，则下列判断正确的是(　　)
A.光子a的能量大于光子b的能量
B.光子a的波长小于光子b的波长
C.光子a的频率小于光子b的频率
D.b光比a光更容易发生衍射现象
培优加强练
12.如图为氢原子的能级图，大量处于n＝4激发态的氢原子跃迁时，能发出多个能量不同的光子。
(1)求其中频率最大光子的能量；
(2)若用此光照射到逸出功为2.75 eV的光电管上，求加在该光电管上的反向遏止电压。
答案　(1)12.75 eV　(2)10 V
解析　(1)从n＝4到n＝1能级跃迁释放光子的能量最大，
为ε＝hν＝E4－E1＝12.75 eV。
(2)根据Ek＝hν－W0 , 0－Ek＝－eUc
解得Uc＝10 V。

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