4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型（解析版）-2024年高二物理同步培优讲练（人教版选择性必修第三册）.pdf

4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型

知识点一、光谱

1．定义：用棱镜或光栅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．

2．分类

2．太阳光谱

特点在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线，是一种吸收光谱

产生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

原因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暗了，这就形成了明亮背景下的暗线

知识点二、氢原子光谱的实验规律

如图所示为氢原子的光谱．

1．氢原子光谱的特点：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

111

(1)巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到公式：＝R(－)(n＝3,4,5，…)，该公式称为巴

∞

λ2n22

7－1

耳末公式．式中R叫作里德伯常量，实验值为R＝1.10×10m.

∞

(2)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．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．

知识点三、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α粒子散射实验．

2．经典理论的困难：经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立线状谱．

知识点四、玻尔原子理论的基本假设

1．轨道量子化

(1)原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动．

(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量子化的(填“连续变化”或“量子化”)．

(3)电子在这些轨道上绕核的运动是稳定的，不产生电磁辐射．

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．电子只能在特定轨道上

运动，原子的能量只能取一系列特定的值．这些量子化的能量值叫作能级．

(2)原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为定态．能量最低的状态称为基态，其他的状态叫作激

发态．

3．频率条件

当电子从能量较高的定态轨道(其能

量记为E)跃迁到能量较低的定态轨

n

道(能量记为E，m＜n)时，会放出能m

量为hν的光子，该光子的能量hν

＝E－E，该式称为频率条件，又称

nm

辐射条件．

2．能量量子化

(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：原子最低的能量状态称为

基态，对应的电子在离核最近的轨道

上运动，氢原子基态能量E＝－13.6eV.1

(3)激发态：除基态之外的其他能量状态称为激发态，对应的电子在离核较远的轨道上运动．

1

氢原子各能级的关系为：E＝E(E＝－13.6eV，n＝1,2,3，…)

n11

2

n

3．跃迁

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

发射光子hν＝E－Emn

能量差决定，即高能级Em吸收光子hν＝E－Emn低能级E.n

玻尔理论对氢光谱的解释

1．氢原子能级图

2．能级跃迁：处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次跃迁到

2nn－1

达基态．所以一群氢原子处于量子数为n的激发态