专题133 原子结构 氢原子光谱教学案 2017年高考物理一轮复习资料原卷版
高中物理第一轮专题复习全套学案选修第课时原子结构氢原子光谱
图1第3课时 原子结构 氢原子光谱 导学目标 1.理解玻尔理论对氢原子光谱的解释.2.掌握氢原子的能级公式并能灵活应用，会用氢原子能级图求解原子的能级跃迁问题．一、原子的核式结构模型[基础导引]判断下列说法的正误：(1)汤姆孙首先发现了电子，并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕”式原子模型( )(2)卢瑟福做α粒子散射实验时发现α粒子绝大多数穿过，只有少数发生大角度偏转( )(3)α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 ( )(4)卢瑟福提出了原子“核式结构”模型，并解释了α粒子发生大角度偏转的原因 ( )[知识梳理]1．电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子．2．原子的核式结构(1)α粒子散射实验的结果绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但______α粒子发生了大角度偏转，________α粒子甚至被撞了回来，如图1所示．(2)卢瑟福的原子核式结构模型 在原子的中心有一个很小的核，叫__________，原子的所有正电荷和几乎____________都集中在原子核里，带负电的________在核外绕核旋转．(3)原子核的尺度：原子核直径的数量级为________ m ，原子直径的数量级约为________ m.二、氢原子光谱[基础导引]对原子光谱，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，可以鉴别物质中含哪些元素[知识梳理]1．线状谱、连续谱、吸收谱的产生(1)线状谱：由稀薄气体或金属蒸气所发出的光谱为线状光谱，不同元素的谱线不同，又称为原子的特征谱线．(2)连续谱：由炽热固体、液体及高压气体发光所发射的光谱均为连续光谱．(3)吸收谱：连续光谱中某波长的光波被吸收后出现的暗线．太阳光谱就是典型的吸收光谱．2．光谱分析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高．在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义．特别提醒光谱的分类三、玻尔原子模型、能级[基础导引]玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有________．①原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子绕核运动，但不向外辐射能量②原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的③电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子④电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率[知识梳理]1．玻尔原子模型(1)轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的可能轨道是____________的．(2)定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是____________的．这些具有确定能量的稳定状态称为定态，在各个定态中，原子是________的，不向外辐射能量．(3)跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要________或________一定频率的光子，光子的能量等于两个状态的__________，即hν＝________.2．能级：在玻尔理论中，原子各个可能状态的________叫能级．3．基态和激发态：原子能量________的状态叫基态，其他能量(相对于基态)较高的状态叫激发态．4．量子数：现代物理学认为原子的可能状态是__________的，各状态可用正整数1,2,3，…表示，叫做量子数，一般用n表示．5．氢原子的能级和轨道半径(1)氢原子半径公式r n＝________r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，也称为玻尔半径，r1＝____________ m.(2)氢原子能级公式E n＝________E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为氢原子基态的能量值，E1＝________ eV.考点一原子结构与α粒子散射实验典例剖析例1(1)卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验，获得了重要发现，关于α粒子散射实验的结果，下列说法正确的是() A．证明了质子的存在B．证明了原子核是由质子和中子组成的C．证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里D．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动(2)英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，发现了α粒子的散射现象．下列图中，O表示金原子核的位置，则能正确表示该实验中经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹的是图中的()跟踪训练1在卢瑟福进行的α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转的原因是() A．正电荷在原子中是均匀分布的B．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上C．原子中存在着带负电的电子D．原子核中有中子存在考点二氢原子能级图及原子跃迁问题考点解读氢原子的能级图(如图2所示)图2(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态．(2)横线左端的数字“1,2,3…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.40…”表示氢原子的能级．(3)相邻横线间的距离，表示相邻的能级差，量子数越大，相邻的能级差越小．(4)带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为：hν＝E m－E n.特别提醒 1.能级越高，量子数越大，轨道半径越大，电子的动能越小，但原子的能量肯定随能级的升高而变大．2．原子跃迁发出的光谱线条数N＝C2n＝n(n－1)2，是一群氢原子，而不是一个．典例剖析图3图4 例2 如图3为氢原子能级图，可见光的光子能量范围约为1.61～3.10 eV ，则下列说法正确的是 ( )A ．大量处在n ＝3能级的氢原子向n ＝2能级跃迁时，发出的光是紫外线B ．大量处在n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁过程中会发出红 外线C ．大量处在n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最容易表现出衍射现象的是由n ＝4向n ＝3能级跃迁辐射出的光子D ．用能量为10.3 eV 的电子轰击，可以使基态的氢原子受激发思维突破 1.一个原子和一群原子的区别：一个氢原子只有一个电子，在某个时刻电子只能在某一个可能的轨道上，当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道上时，可能情况有多种C 2n ＝n (n －1)2，但产生的跃迁只有一种．而如果是大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会出现所有的可能情况．2．入射光子和入射电子的区别：若是在光子的激发下引起原子跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差；若是在电子的碰撞下引起的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差．两种情况有所区别．跟踪训练2 某光电管的阴极为金属钾制成的，它的逸出功为2.21eV ，如图4是氢原子的能级图，一群处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射的光照射到该光电管的阴极上，这束光中能使金属钾发生光电效应的光谱线条数是 ( )A ．2条B ．4条C ．5条D ．6条考点三 与能级相关的计算 典例剖析例3 (2010·海南·19)(1)能量为E i 的光子照射基态氢原子，刚好可使该原子中的电子成为自由电子．这一能量E i 称为氢的电离能．现用一频率为ν的光子从基态氢原子中击出了一电子，该电子在远离核以后速度的大小为________(用光子频率ν、电子质量m 、氢原子的电离能E i 和普朗克常量h 表示)．(2)氢原子在基态时轨道半径r 1＝0.53×10－10 m ，能量E 1＝－13.6 eV ，求氢原子处于基态时：①电子的动能；②原子的电势能；③用波长是多少的光照射可使基态氢原子电离？跟踪训练3 (2011·江苏·12C(2))按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量________(选填“越大”或“越小”)．已知氢原子的基态能量为E 1(E 1<0)，电子质量为m ，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为________(普朗克常量为h )．18.不明确玻尔理论中能级值的意义例4 已知氢原子基态的能量是E 1.一群处于n ＝4能级的氢原子自发跃迁，能释放6种光子，求其中频率最小的光子的能量．误区警示 不明确氢原子能级值的意义及各能级高低的关系，误认为E 1为正值且最大，出现了以下的错解：根据E n ＝E 1n 2，得E 4＝E 116，E 3＝E 19，由能级跃迁公式得：ΔE ＝E 3－E 4＝7E 1144. 正确解析 氢原子从n ＝4能级自发跃迁，释放出能量最小的光子是由n ＝4能级跃迁到n ＝3能级放出的光子E n 、E 4、E 3的求解如上，ΔE ＝E 4－E 3＝－7E 1144. 答案 －7E 1144正本清源 (1)氢原子核外电子处于无穷远处时的能量最高(E ∞＝0)，处于基态时能量最低为E 1＝－13.6 eV ，处于基态的氢原子吸收光子后跃迁到能量较高的激发态，所以处于较高激发态上的能级值大于基态，但都为负值.,(2)对于氢原子在跃迁时辐射和吸收光子的频率或波长的计算，首先由能级的高低或轨道半径的大小确定是吸收还是放出光子，然后由玻尔理论E m －E n ＝hν，求ν.A 组 α粒子散射实验与原子核式结构模型1．(2011·上海单科·2)卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是 ( )2．(2011·天津理综·1)下列能揭示原子具有核式结构的实验是 ( )A ．光电效应实验B ．伦琴射线的发现C ．α粒子散射实验D ．氢原子光谱的发现B 组 能级与能级跃迁3．原子处于基态时最稳定，处于较高能级时会自发地向较低能级跃迁，用n 表示氢原子 所处能级状态的量子数，N 表示由该能级状态发生跃迁时可能发出的不同波长的光谱线的数目，则 ( )A ．当n ＝1时，N ＝1B ．当n ＝2时，N ＝2C．当n＝3时，N＝3 D．当n＝4时，N＝44．设氢原子由n＝3的状态向n＝2的状态跃迁时放出能量为E、频率为ν的光子．氢原子() A．跃迁时可以放出或吸收能量为任意值的光子B．由n＝2的状态向n＝1的状态跃迁时放出光子的能量大于EC．由n＝3的状态向n＝1的状态跃迁时放出光子的能量等于6.4ED．由n＝4的状态向n＝3的状态跃迁时放出光子的频率大于ν图1图2 图3课时规范训练(限时：45分钟)一、选择题1. 如图1所示为卢瑟福做α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A 、B 、C 、D 四个位置时，下述对观察到的现象的说法中正确的是 ( )A ．放在A 位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B ．放在B 位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A 位置时稍少些C ．放在C 、D 位置时，屏上观察不到闪光D ．放在D 位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少2．有关氢原子光谱的说法正确的是 ( )A ．氢原子的发射光谱是连续谱B ．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光子C ．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的D ．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关3．仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的不连续的亮线，其原因是 ( )A ．氢原子只有几个能级B ．氢原子只能发出平行光C ．氢原子有时发光，有时不发光D ．氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的4．氢原子的部分能级如图2.氢原子吸收以下能量的光子可以从基态跃迁到n ＝2能级的是 ( )A ．10.2 eVB ．3.4 eVC ．1.89 eVD ．1.51 eV5. 如图3为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n ＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光．关于这些光，下列说法正确的是 ( )A ．最容易表现出衍射现象的光是由n ＝4能级跃迁到n ＝1能级产生的B ．频率最小的光是由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级产生的C ．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D ．用n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV 的金属铂能发生光电效应6．关于原子和原子核，下列说法正确的有 ( )图4 A ．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内B ．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一C ．原子半径的数量级是10－15 m D ．玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的7．可见光光子的能量在1.61 eV ～3.10 eV 范围内．若氢原子从高能级跃迁到低能级，根据氢原子能级图(如图4所示)可判断( )A ．从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级时发出可见光B ．从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级时发出可见光C ．从n ＝2能级跃迁到n ＝1能级时发出可见光D ．从n ＝4能级跃迁到n ＝1能级时发出可见光8．(2010·重庆理综·19)氢原子部分能级的示意图如图5所示．不图5处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为( )A ．红、蓝-靛B ．黄、绿C ．红、紫D ．蓝-靛、紫9．(2010·新课标·34(1))用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3>ν2>ν1，则 ( )A ．ν0<ν1B ．ν3＝ν2＋ν1C ．ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D.1ν1＝1ν2＋1ν310. 氢原子的能级如图6所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62 eV ～3.11 eV ，下列说错误的是 ( )图6A．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B．大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D．大量处于n＝2能级的氢原子被hν＝3.11 eV的可见光照射时，能发生电离二、非选择题11．(2010·山东理综·38(1))大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89 eV、10.2 eV、12.09 eV.跃迁发生前这些原子分布在________个激发态能级上，其中最高能级的能量值是________eV(基态能量为－13.6 eV)．12．已知金属钨的逸出功W0＝4.54 eV.氢原子的能级图如图7所示．有一群处于n＝3能级的氢原子，用辐射出的最大频率的光子照射金属钨，产生光电子的最大初动能是多少？13．如图8所示，氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子．问：图8(1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射出上述能量的光子？(2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．复习讲义基础再现一、基础导引(1)×(2)√(3)√(4)√知识梳理 2.(1)少数极少数.(2)原子核所有质量电子(3)10－1510－10二、基础导引ACD三、基础导引①②③知识梳理 1.(1)不连续(2)不连续稳定(3)吸收放出能量差E2－E1 2.能量值 3.最低 4.不连续 5.(1)n20.53×10－10(2)1n2－13.6 课堂探究例1(1)C(2)B跟踪训练1B例2BCD跟踪训练2 B例3(1)2(hν－E i)m(2)①13.6 eV②－27.2 eV③0.914×10－7 m跟踪训练3越大2(hν＋E1)m分组训练1．D 2.C3．C4．BC课进规范训练1．AD2．BC3．D4．A5．D6．B7．B8．A9．B10．D11．2－1.5112．7.55 eV13．12.75 eV见解析图解析氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射光子的频率应满足hν＝E n－E2＝2.55 eVE n＝hν＋E2＝－0.85 eV，所以n＝4基态氢原子要跃迁到n＝4的能级，应提供的能量为：ΔE＝E4－E1＝12.75 eV(2)辐射跃迁图如图所示11。
2017-2018学年高中物理 第十八章 原子结构 3 氢原子光谱同步备课学案 新人教版选修3-5
3 氢原子光谱[目标定位] 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.知道经典物理的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱分立特征．一、光谱1．定义用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱．2．分类(1)线状谱：由一条条的亮线组成的光谱．(2)连续谱：由连在一起的光带组成的光谱．3．特征谱线各种原子的发射光谱都是线状谱，且不同原子的亮线位置不同，故这些亮线称为原子的特征谱线．4．光谱分析由于每种原子都有自己的特征谱线，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，样本中一种元素的含量达到10－10_g时就可以被检测到．【深度思考】物质的光谱按其产生方式不同可分为两大类：发射光谱和吸收光谱，线状谱、连续谱和太阳光谱分别属于哪类光谱？答案(1)发射光谱——物体直接发出的光通过分光后产生的光谱．它分为连续谱和明线光谱(线状谱)．①连续谱——由连续分布的一切波长的光组成的光谱．炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱，如灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续谱．②线状谱——只含有一些不连续的亮线的光谱．各种原子的发射光谱(由稀薄气体发出)都是线状谱．每种原子都有自己的特征谱线，不同元素线状谱不同．(2)吸收光谱——高温物体发出的白光通过温度较低的物质时，某些波长的光被该物质吸收后产生的光谱．这种光谱的特点是在连续的背景上有若干条暗线．这些暗线与特征谱线相对应．太阳光谱是一种吸收光谱．【例1】(多选)关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是( )A．发射光谱包括连续谱和线状谱B．太阳光谱是连续谱，氢光谱是线状谱C．只有线状谱可用作光谱分析D．光谱分析帮助人们发现了许多新元素解析光谱分为发射光谱和吸收光谱，发射光谱分为连续谱和线状谱，A正确；太阳光谱是吸收光谱，B错误；线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析，C错误；光谱分析可以精确分析物质中所含元素，并能发现新元素，D正确．答案AD光谱分析只能用特征谱线来分析，每种原子都有自己的特征谱线，不同元素线状谱不同，因此可用来分析物质中所含元素．针对训练1 (多选)关于光谱，下列说法中正确的是( )A．炽热的液体发射连续谱B．线状谱和吸收光谱都可以对物质进行光谱分析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谱答案AB解析炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱，故A正确；线状谱和吸收光谱都可以用来进行光谱分析，B正确；太阳光谱中的暗线说明太阳大气中含有与这些暗线相对应的元素，C错误；发射光谱有连续谱和线状谱，D错误．二、氢原子光谱的实验规律1．研究光谱的意义光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的一条重要途径．2．巴耳末公式巴耳末研究发现，氢原子在可见光区的四条谱线的波长能够用一个公式表示即巴耳末公式：1λ＝R(122－1n2)，n＝3，4,5…，式中R叫做里德伯常量，R＝1.10×107 m－1.它确定的这一组谱线称为巴耳末系．式中的n只能取整数，不能连续取值．【例2】 (多选)下列关于巴耳末公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2的理解，正确的是( ) A ．此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的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 只能取不小于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱D ．公式不但适用于氢原子光谱的分析，也适用于其他原子的光谱解析 此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的4条谱线中得到的，只适用于氢原子光谱的分析，且n 只能取大于等于3的整数，则λ不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱．答案 AC针对训练2 氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为( )A.59B.49C.79D.29答案 A解析 由巴耳末公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2 n ＝3,4,5，… 当n →∞时，有最小波长λ1，1λ1＝R 122， 当n ＝3时，有最大波长λ2，1λ2＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－132，得λ1λ2＝59. 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，很好的解释了α粒子散射实验．2．经典理论的困难：既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱 的分立特征.1．(光谱和光谱分析)(多选)关于太阳光谱，下列说法正确的是( )A ．太阳光谱是吸收光谱B ．太阳光谱中的暗线，是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后产生的C．根据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成D．根据太阳光谱中的暗线，可以分析地球大气层中含有哪些元素答案AB解析太阳光谱是吸收光谱．因为太阳是一个高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收，从而使我们观察到的太阳光谱是吸收光谱，所以分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，而某种物质要观察到它的吸收光谱，要求它的温度不能太低，但也不能太高，否则会直接发光，由于地球大气层的温度很低，所以太阳光通过地球大气层时不会被地球大气层中的物质原子吸收，故上述选项中正确的是A、B.2．(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，它们没有关系答案 B解析由于高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，故A项错误；某种物质发光的线状谱中的明线是与某种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，B项正确；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，这些暗线由所经过的物质决定，C项错误；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，D项错误．3．(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1λ＝R(122－1n2)，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答案CD解析巴耳末公式是根据氢原子光谱总结出来的．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C、D正确．题组一光谱和光谱分析1．白炽灯发光产生的光谱是( )A．连续光谱B．明线光谱C．原子光谱D．吸收光谱答案 A解析白炽灯发光是由于灯丝在炽热状态下发出的光，是连续谱．2．关于线状谱，下列说法中正确的是( )A．每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同B．每种原子处在不同的物质中的线状谱不同C．每种原子在任何条件下发光的线状谱都相同D．两种不同的原子发光的线状谱可能相同答案 C解析每种原子都有自己的结构，只能发出由内部结构决定的自己的特征谱线，不会因温度、物质不同而改变，选项C正确．3．(多选)要得到钠元素的特征谱线，下列做法正确的是( )A．使固体钠在空气中燃烧B．将固体钠高温加热成稀薄钠蒸气C．使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸气D．使炽热固体发出的白光通过高温钠蒸气答案BC解析炽热固体发出的是连续谱，燃烧固体钠不能得到特征谱线，A错误；稀薄气体发光产生线状谱，B正确；强烈的白光通过低温钠蒸气时，某些波长的光被吸收产生钠的吸收光谱，C正确，D错误．4．太阳光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于( ) A．太阳表面大气层中缺少相应的元素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的元素D．太阳内部存在着相应的元素答案 C解析太阳光谱中的暗线是由于太阳发出的连续光谱通过太阳表面大气层时某些光被吸收造成的，因此，太阳光谱中的暗线是由于太阳表面大气层中存在着相应的元素，故C正确，A、B、D均错误．5．关于光谱，下列说法正确的是( )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．作光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质以确定物质的化学组成答案 C解析不同光源发出的光谱有连续谱，也有线状谱，故A、B错误；稀薄气体发出的光谱是线状谱，C正确；线状谱和吸收光谱可以进行光谱分析，D错误．6．(多选)下列关于光谱的说法正确的是( )A．炽热固体、液体和高压气体发出的光形成连续谱B．各种原子的线状谱中的亮线和它的吸收光谱中的暗线是一一对应的C．气体发出的光只能产生线状谱D．甲物质发出的光通过低温的乙物质蒸气可得到甲物质的吸收光谱答案AB解析吸收光谱中的暗线与线状谱中的亮线是一一对应的，所以B正确；而气体发光时，若是高压气体发光则形成连续谱，若是稀薄气体发光则形成线状谱，故A正确，C错误；甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气后，得到的是乙物质的吸收光谱，D错误．7.如图1甲所示的a、b、c、d为四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为( )图1A．a元素B．b元素C．c元素D．d元素答案 B解析由矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，b元素的谱线在该线状谱中不存在，故B正确；与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素．题组二氢原子光谱的实验规律8．下列对氢原子光谱实验规律的认识中，正确的是( )A．因为氢原子核外只有一个电子，所以氢原子只能产生一种波长的光B．氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线C．氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线D ．氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关答案 B解析 氢原子光谱是线状谱，波长是一系列不连续的、分立的特征谱线，并不是只含有一种波长的光，也不是亮度不连续的谱线，B 对，A 、C 错；氢原子光谱是氢原子的特征谱线，只要是氢原子发出的光的光谱就相同，与放电管的放电强弱无关，D 错．9. (多选)如图2甲所示，是a 、b 、c 、d 四种元素的线状谱，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺乏的( )图2A ．a 元素B ．b 元素C ．c 元素D ．d 元素答案 BD解析 将甲中的线状谱与乙中的谱线相对照．10．氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的光子能量为E 1，其次为E 2，则E 1E 2为( )A.2027B.2720C.23D.32 答案 A解析 由1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2得：当n ＝3时， 波长最长，1λ1＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－132， 当n ＝4时，波长次之，1λ2＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－142， 解得：λ1λ2＝2720，由E ＝h c λ得：E 1E 2＝λ2λ1＝2027. 11．试计算氢原子光谱中巴耳末系的最长波和最短波的波长各是多少？(保留三位有效数字)答案 6.55×10－17 m 3.64×10－7m解析 根据巴耳末公式：1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2，n ＝3,4,5，…可得λ＝1R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2，当n ＝3时，波长最长，其值为λ1＝1R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－132＝1536R ＝1536×1.10×107m≈6.55×10－7 m ，当n ＝∞时，波长最短，其值为λ2＝1R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－0＝4R ＝41.10×107 m≈3.64×10－7m.百度文库是百度发布的供网友在线分享文档的平台。
高中物理 第三章 原子结构之谜 第三节 氢原子光谱同步备课教学案5
第三节 氢原子光谱[学习目标] 1.知道什么是光谱，能说出连续谱和线状谱的区别.2.能记住氢原子光谱的实验规律．一、氢原子光谱的实验规律[导学探究] 如图1所示为氢原子的光谱．图1(1)仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？(2)阅读课本，指出氢原子光谱的谱线波长具有什么规律？ 答案 (1)从右至左，相邻谱线间的距离越来越小．(2)可见光区域的四条谱线的波长满足巴耳末公式：1λ＝R (122－1n 2)，n ＝3,4,5，…[知识梳理]1．某种原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的光谱，这种光谱被称为原子光谱．2．巴耳末公式：1λ＝R (122－1n 2)，n ＝3,4,5…式中R 叫做里德伯常量，实验值为R ＝1.097×107 m －1.(1)公式特点：第一项都是122； (2)巴耳末公式说明氢原子光谱的波长只能取分立值，不能取连续值．巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征．3．广义巴耳末公式：1λ＝R(1m2－1n2)，式中m和n均为正整数，且n＞m.[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)光是由原子核内部的电子运动产生的，光谱研究是探索原子核内部结构的一条重要途径．( ×)(2)稀薄气体的分子在强电场的作用下会电离，使气体变成导体．( √)(3)巴耳末公式中的n既可以取整数也可以取小数．( ×)二、原子光谱和光谱分析1．光谱的分类和比较由于每种原子都有自己的特征谱线，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．3．太阳光谱(1)太阳光谱的特点：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．(2)产生原因：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，这就形成了连续谱背景下的暗线．[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)各种原子的发射光谱都是连续谱．( × )(2)不同原子的发光频率是不一样的．( √ ) (3)线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质．( × )一、氢原子光谱的实验规律例1 (多选)巴耳末通过对氢原子光谱的研究总结出巴耳末公式1λ＝R (122－1n2)，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答案 CD解析 巴耳末公式是根据氢原子光谱总结出来的．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C 、D 正确．针对训练 1 氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为( )A.59B.49C.79D.29答案 A解析 由巴耳末公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2 n ＝3,4,5，…当n →∞时，有最小波长λ1，1λ1＝R 122，当n ＝3时，有最大波长λ2，1λ2＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－132，得λ1λ2＝59.二、光谱和光谱分析1．光谱的分类光谱⎩⎪⎨⎪⎧发射光谱⎩⎪⎨⎪⎧连续谱线状谱吸收光谱2．光谱分析(1)优点：灵敏度高，分析物质的最低量达10－10 g.(2)应用：a.发现新元素；b.鉴别物体的物质成分．(3)用于光谱分析的光谱：线状谱和吸收光谱．例2 (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，不能用连续谱D ．我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分答案 BC解析太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续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谱，选项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，选项D错误；光谱分析只能是线状谱或吸收光谱，连续谱是不能用来进行光谱分析的，所以选项C正确；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，选项B正确．针对训练2 关于光谱，下列说法正确的是( )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．稀薄气体发光形成的光谱是线状谱D．白光通过钠蒸气产生的光谱是线状谱答案C解析由于物质发光的条件不同，得到的光谱不同，故A、B错误；稀薄气体发光形成的光谱为线状谱，C正确；白光通过钠蒸气产生的光谱是吸收光谱，D错误.1．(多选)下列关于巴耳末公式1λ＝R⎝⎛⎭⎪⎫122－1n2的理解，正确的是( )A．此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的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．公式不仅适用于氢原子光谱的分析，还适用于其他原子光谱的分析答案AC解析巴耳末公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的，故A选项正确；公式中的n只能取大于或等于3的整数值，故氢光谱是线状谱，B选项错误，C选项正确；巴耳末公式只适用于氢光谱的分析，不适用于其他原子光谱的分析，D选项错误．2．(多选)关于光谱，下列说法中正确的是( )A．炽热的液体发射连续谱B．线状谱和吸收光谱都可以对物质进行光谱分析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谱答案AB解析炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱，故A正确；线状谱和吸收光谱都可以用来进行光谱分析，B正确；太阳光谱中的暗线说明太阳大气中含有与这些暗线相对应的元素，C错误；发射光谱有连续谱和线状谱，D错误．3．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，下列说法中正确的是( )A．利用高温物体的连续谱就可以鉴别其组成成分B．利用物质的线状谱就可以鉴别其组成成分C ．高温物体发出的光通过某物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分D ．我们观察月亮射来的光的光谱，可以确定月亮的化学组成 答案 B解析 由于高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，故A 错误；某种物质发光的线状谱中的亮线与某种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，B 正确；高温物体发出的光通过其他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，与高温物体无关，C 错误；月亮反射到地面的光是太阳光，D 错误．4．根据巴耳末公式，可求出氢原子光谱在可见光的范围内波长最长的2条谱线，其波长分别为654.55×10－9 m 和484.85×10－9 m ，求所对应的n 值．答案 n 1＝3 n 2＝4解析 据巴耳末公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2，n ＝3,4,5，…得 1654.55×10－9＝1.10×107×⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 21， 1484.85×10－9＝1.10×107×⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 22， 解得n 1＝3，n 2＝4.一、选择题(1～7题为单选题，8～10题为多选题)1．关于原子光谱，下列说法中不正确的是( )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．由于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，可以鉴别物质中含哪些元素答案B解析原子光谱为线状谱，A正确；各种原子都有自己的特征谱线，故B错，C对；根据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成．由此知A、C、D说法正确，B说法错误．2．巴耳末公式简洁显示了氢原子光谱的( )A．分立特征B．连续特征C．既连续又分立D．既不连续又不分立答案A解析巴耳末公式中的n只能取正整数，得到的波长是一些分立的值．3．下列对于巴耳末公式的说法正确的是( )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可见光部分的光的波长C．巴耳末公式确定了氢原子发光中一个线系的波长，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答案C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光的波长，也不能描述其他原子的发光，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．4．下列关于光谱的说法正确的是( )A．炽热固体、液体和高压气体发出的光形成连续谱B．对月光作光谱分析可以确定月亮的化学组成C．气体发出的光只能产生线状谱D．甲物质发出的光通过低温的乙物质蒸气可得到甲物质的吸收光谱答案A5．太阳光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于( )A．太阳表面大气层中缺少相应的元素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的元素D．太阳内部存在着相应的元素答案C解析 太阳光谱中的暗线是由于太阳发出的连续谱通过太阳表面大气层时某些光被吸收造成的，因此，太阳光谱中的暗线是由于太阳表面大气层中存在着相应的元素，故C 正确，A 、B 、D 均错误．6．氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的光子能量为E 1，其次为E 2，则E 1E 2为( ) A.2027 B.2720 C.23 D.32答案 A解析 由1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2得： 当n ＝3时，波长最长，1λ1＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－132， 当n ＝4时，波长次之，1λ2＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－142， 解得：λ1λ2＝2720，由E ＝h c λ得：E 1E 2＝λ2λ1＝2027. 7．如图1甲所示的a 、b 、c 、d 为四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为( )图1A ．a 元素B ．b 元素C ．c 元素D ．d 元素 答案 B解析把矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，b元素的谱线在该线状谱中不存在，故选项B正确，与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素．8．关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是( )A．发射光谱包括连续谱和线状谱B．太阳光谱是连续谱，氢光谱是线状谱C．只有线状谱可用作光谱分析D．光谱分析帮助人们发现了许多新元素答案AD解析光谱分为发射光谱和吸收光谱，发射光谱分为连续谱和线状谱，A正确；太阳光谱是吸收光谱，B错误；线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析，C错误；光谱分析可以精确分析物质中所含元素，并能帮助人们发现新元素，D正确．9．要得到钠元素的特征谱线，下列做法正确的是( )A．使固体钠在空气中燃烧B．将固体钠高温加热成稀薄钠蒸气C．使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸气D．使炽热固体发出的白光通过高温钠蒸气答案BC解析炽热固体发出的是连续谱，燃烧固体钠不能得到特征谱线，A错误；稀薄气体发光产生线状谱，B正确；强烈的白光通过低温钠蒸气时，某些波长的光被吸收产生钠的吸收光谱，C正确，D错误．10．关于经典电磁理论与氢原子光谱之间的关系，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．氢原子光谱彻底否定了经典电磁理论答案BC解析根据经典电磁理论：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，原子不应该是稳定的，并且发射的光谱应该是连续的．氢原子光谱并没有完全否定经典电磁理论，而是引入了新的概念．故正确答案为B、C.二、非选择题11．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有赖曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为1λ＝R⎝⎛⎭⎪⎫132－1n2，n＝4、5、6…，R＝1.10×107 m－1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求：(1)n＝6时，对应的波长；(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多大？n＝6时，传播频率为多大？答案(1)1.09×10－6 m(2)3×108 m/s 2.75×1014 Hz解析(1)由帕邢系公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫132－1n 2，当n ＝6时，得λ≈1.09×10－6 m.(2)帕邢系形成的谱线在红外区域，而红外线属于电磁波，在真空中以光速传播，故波速为光速c ＝3×108m/s ， 由v ＝λT ＝λf ，得f ＝v λ＝c λ＝3×1081.09×10－6 Hz≈2.75×1014Hz.。
(新课标)高考物理一轮总复习-选修部分 第17章 原子结构 原子核 第1讲 原子结构 氢原子光谱课件
4．[对玻尔理论的理解](多选)玻尔在提出的原子模型中所做的假设有( ) A．原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做加速运动，但不向外辐射能量 B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的 C．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子 D．电子跃迁时辐射的光子频率等于电子绕核做圆周运动的频率
1. 如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于 n＝4 的激发态，当向低能级跃迁时辐射出 若干种不同频率的光，下列说法正确的是( )
A.这些氢原子总共可辐射出 3 种不同频率的光子 B.由 n＝2 能级跃迁到 n＝1 能级产生的光频率最小 C.由 n＝4 能级跃迁到 n＝1 能级产生的光最容易发生衍射现象 D.用 n＝2 能级跃迁到 n＝1 能级辐射出的光照射逸出功为 6.34 eV 的金属铂能发生光电效应
解析 由玻尔理论的跃迁假设知，原子处于激发态不稳定，可自发地向低能级发生跃迁，以光子的形 式放出能量。光子的吸收是光子发射的逆过程，原子在吸收光子后，会从较低能级向较高能级跃迁，但不 管是吸收光子还是发射光子，光子的能量总等于两能级之差，即 hν＝Em－En(m>n)，故选项 C、D 正确。
A．最多能辐射出 6 种频率的光子 B．辐射出的波长最大的光子最容易使某种金属发生光电效应 C．辐射出的光子最大能量为 12.75 eV D．一群处于 n＝1 能级的氢原子吸收 11.0 eV 的光子，一定有氢原子可以跃迁到 n＝2 能级 E．从 n＝4 能级跃迁到 n＝3 能级辐射出的光子频率最低
解析 由 n＝4 能级向低能级跃迁可以辐射出的不同频率的光子种数最多为 C24＝6，A 正确；光子的能 量 ΔE＝Em－En，所以最大能量为 ΔE＝E4－E1＝12.75 eV，C 正确；由 c＝λν 和 E＝hν 可知，频率越大的 光子能量越大，波长越短，故应该是波长越短的光子越容易使某种金属发生光电效应，B 错误；11.0 eV 的光子，其能量值不能满足 ΔE＝Em－En，D 错误；从 n＝4 能级跃迁到 n＝3 能级时 ΔE＝E4－E3＝0.66 eV， 能级差最小，故辐射出的光子频率最低，E 正确。
【师说】2017届高三物理一轮总复习 (选修3-5)3.1 原子结构 氢原子光谱课件 新人教版
(2)氢原子的能级和轨道半径 ①氢原子轨道半径公式 rn＝n2r1(n＝1,2,3，„)，其中 r1 为基态半径，也称为玻尔半径，其 － 数值为 r1＝0.53×10 10m. ②氢原子能级公式 1 En＝ 2E1(n＝1,2,3，„)，其中 E1 为氢原子基态的能量值，其数值 n 为 E1＝－13.6_eV.
【解析】 α 粒子和金原子核都带正电，库仑力表现为斥力，两 者距离减小时，库仑力做负功，故 α 粒子动能减小，电势能增加，当 α 粒子最接近金原子核时，其动能最小，电势能最大；由库仑定律可 知随着距离的减小，库仑力逐渐增大，故 A、D 正确． 【答案】 AD
考点二 玻尔理论与氢原子光谱 1.玻尔原子模型 (1)定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量 状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量． (2)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，光子的能量由这两个定态的能量差决定，即 hν＝Em－ En. (3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆轨道绕核运动相 对应．原子的定态是不连续的，因此电子的轨道也是不连续的．
【解析】 本模型与天体运动模型相似，运动规律也 几乎是相同的，只不过天体运动模型是万有引力提供向心力，而 2π2 Qe mv2 Qe 本模型是电场力提供向心力；根据 k 2 ＝ ＝m T r 可得：Ek＝k r r 2r 1 mr3 ∝ ，T＝2π ∝ r3，因为 ra>rb，所以 Eka<Ekb，Ta>Tb，A、B 错 r kQe 误；电子离核越远，电子的动能与电势能之和越大，C 正确；电子 a 若由某原因变轨至 b 的轨道上时，电场力做正功，电子 a 的动能将增 加，而电势能将减小，D 错误． 【答案】 C
2017-2018学年高中物理下学期第13周 光谱 氢原子光谱教学设计
1．氢原子的光谱
从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图231所示．
图231
2．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．
3．巴尔末公式
(1)巴尔末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式：λ＝B (或 ＝RH )，n＝3,4,5，…该公式称为巴尔末公式．
2.知道氢原子光谱的规律
教学难点：氢原子光谱的规律
学习环节和内容
学生活动建议
教师活动建议
调整记录
环节一一光谱和光谱分析
1．光谱
复色光分解为一系列单色光，按波长长短的顺序排列成一条光带，称为光谱．
2．分类
(1)连续谱：由波长连续分布的彩色光带组成的光谱．
(2)发射光谱：由发光物质直接产生的光谱．
(3)吸收光谱：连续光谱中某些特定频率的光被物质吸收而形成的谱线．
)
A．巴尔末依据核式结构理论总结出巴尔末公式
B．巴尔末公式反映了氢原子发光的连续性
C．巴尔末依据氢光谱的分析总结出巴尔末公式
D．巴尔末公式准确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
E．氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足巴尔末类似的公式
5．氢原子光谱的巴尔末系中波长最长的光波的波长为λ1，波长次之为λ2，则 ＝________.
(4)线状谱：由分立的谱线组成的光谱．
(5)原子光谱：对于同一种原子，线状谱的位置是相同的，这样的谱线称为原子光谱．
3．光谱分析
(1)定义：利用原子光谱的特征来鉴别物质和确定物质的组成部分．
高考物理一轮复习人教版原子结构氢原子光谱优质课件
【Hale Waihona Puke 析】由放出的三种不同能量的光子的能量可知，跃迁
发生前这些原子分布在两个激发态，其中最高能级(n＝3)的能量 值是－13.6 eV＋12.09 eV＝－1.51 eV.
m.
②氢原子能级公式 1 En＝ n2 E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为氢原子基态的能量值， 其数值为E1＝ －13.6eV .
③原子的最低能量状态为 基态 ，对应电子在离核最近的轨道 上运动；较高的能量状态称为 激发态 ，对应电子在离核较远的轨 道上运动．氢原子的能级图如图所示．
三、原子的跃迁与电离 原子跃迁时，不管是吸收还是辐射光子，光子的能量都必须 等于这两个能级的能量差．若想把处于某一定态上的原子的电子 电离出去，就需要给原子一定的能量，如基态原子电离(即上升到 n＝∞)，其电离能为13.6 eV，只要能量等于或大于13.6 eV的光子 都能使基态氢原子电离，只不过入射光子的能量越大，原子电离 后产生的自由电子具有的动能越大.
③跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时 要 辐射或吸收 一定频率的光子，光子的能量等于两个能级的能 量差，即hν＝Em－En(m>n)．
(2)氢原子的能级和轨道半径 ①氢原子轨道半径公式 rn ＝
n2 r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，也称为玻尔半
－10
径，其数值为r1＝ 0.53×10
选修3－5 第三章 原子结构
原子核
说考纲—分析考情知考向
考纲要求 1.氢原子光谱(Ⅰ) 2．氢原子的能级结构、能级公式(Ⅰ) 3．原子核的组成、放射性、原子核的衰 变、半衰期(Ⅰ) 4．放射性同位素(Ⅰ) 5．核力、核反应方程(Ⅰ) 6．结合能、质量亏损(Ⅰ) 7．裂变反应和聚变反应、裂变反应堆(Ⅰ) 8．射线的危害和防护(Ⅰ) 命题规律 (1)氢原子光谱、能级 的考查； (2)放射性元素的衰 变、核反应的考查； (3)质能方程、核反应 方程的计算； (4)与动量守恒定律相 结合的计算 复习策略 体会微观领域的 研究方法，从实 际出发，经分析 总结、提出假 设、建立模型， 在经过实验验 证，发现新的问 题，从而对假设 进行修正
一轮复习：原子的核式结构和氢原子光谱
吸收 －E1
2hν＋E1 m
3.已知氢原子的能级如图所示，现用光子能量介于10～ 12.9 eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，则下 列说法中正确的是(B ) A．在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种
B．在照射光中Байду номын сангаас能被吸收的光子能量只有3种 C．照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有10种 D．照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有3种
2．(多选)氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到 离原子核较近的轨道上，下列说法正确的是( BD ) A．核外电子受力变小 B．原子的能量减少 C．氢原子要吸收一定频率的光子 D．氢原子要放出一定频率的光子
2．用频率为 ν0 的光照射大量处于基态的氢原子，
在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为 ν1、ν2、ν3
为 E1＝□ 08－13.6 eV。
能级图如图所示：
4．两类能级跃迁 (1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发出光子。 光子的频率 ν＝ΔhE＝E高－h E低。 (2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量。条件有： ①光照(吸收光子)：光子的能量必须恰等于能级差，即 hν＝ΔE。 ②实物粒子碰撞、加热等：只要入射的实物粒子能量大 于或等于能级差即可，E 外≥ΔE。 ③大于等于电离能(－E1)的光子被吸收，将原子从基态 电离；或大于等于－En 能量的光子被吸收，将原子从 n 能级 电离。
4．下列说法正确的是( D ) A．β 衰变现象说明电子是原子核的组成部分 B．α 粒子散射实验揭示了原子具有枣糕式结构 C．氢原子核外电子轨道半径越大，其能量越低 D．原子从 a 能级状态跃迁到 b 能级状态时发射波长为 λ1 的光子；原子从 b 能级状态跃迁到 c 能级状态时吸收波长 为 λ2 的光子，已知 λ1>λ2，那么原子从 a 能级跃迁到 c 能级 状态时将要吸收波长为λ1λ－1λ2λ2的光子
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1.知道两种原子结构模型，会用玻尔理论解释氢原子光谱.2.掌握氢原子的能级公式并能结合能级图求解原子的跃迁问题.1．原子的核式结构 (1)电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。
(2)α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。
(3)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。
2．光谱(1)光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。
(2)光谱分类有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。
有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。
(3)氢原子光谱的实验规律111????nRR－是里德伯3,4,5巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式＝(，…)，＝，22n??2λ7－1nR＝1.10×10 m，为量子数。
常量， 3．玻尔理论定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核(1) 运动，但并不向外辐射能量。
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，光子的能量由这两个(2)34－hhEEh定态的能量差决定，即ν＝J·s) ＝6.63×10－是普朗克常量，(。
nm(3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。
4．氢原子的能级、能级公式(1)氢原子的能级能级图如图1所示图1(2)氢原子的能级和轨道半径1EEnEE＝－13.6 eV。
为基态能量，其数值为＝ (1,2,3＝，…)，其中①氢原子的能级公式：rrnrnr＝，…)，其中 (为基态半径，又称玻尔半径，其数值为＝1,2,3②氢原子的半径n1112n2公式：＝n11110－ m。
0.53×10高频考点一原子的核式结构例1．(多选)如图2所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A、B、C、D四个位置时观察到的现象，下述说法中正确的是()图2A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光K]X§§来源学§科§ZX§[D．放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少粒子散射实验中，金箔中的原子核可以看作静止不动，下列各图画出的是α在卢瑟福(1))【变式探究】．其中两个α粒子经历金箔散射过程的径迹，其中正确的是__________．(填选图下方的字母)【举一反三】在卢瑟福α粒子散射实验中，有少数α粒子发生了大角度偏转，其原因是() A．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上B．正电荷在原子内是均匀分布的C．原子中存在着带负电的电子D．原子只能处于一系列不连续的能量状态中高频考点二玻尔理论例2．一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子()A．放出光子，能量增加B．放出光子，能量减少D．吸收光子，能量减少C．吸收光子，能量增加【变式探究】氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν，从能级n跃迁到能级k时吸收紫1光的频率为ν，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则()2A．吸收光子的能量为hν＋hνB．辐射光子的能量为hν＋hν22 11C．吸收光子的能量为hν－hνD．辐射光子的能量为hν－hν121 2【举一反三】)氢原子能级如图5所示，当氢原子从n ＝3跃迁到n＝2的能级时，辐射光的波长为656 nm.以下判断正确的是________(双选，填正确答案标)．图5 [来源:.]a．氢原子从n＝2跃迁到n＝1的能级时，辐射光的波长大于656 nmb．用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从n＝1跃迁到n＝2的能级c．一群处于n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线d．用波长为633 nm的光照射，不能使氢原子从n＝2跃迁到n＝3的能级【特别提醒】解答氢原子能级图与原子跃迁问题的注意事项1．能级之间跃迁时放出的光子频率是不连续的．:Z*xx*k.]来源[2．能级之间发生跃迁时放出(吸收)光子的频率由hν＝E－E求得．若求波长可由公式c＝λν求得．nm3．一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n－1.4．一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数的两种求解方法：n(n－1)2. ①用数学中的组合知识求解：N＝C＝n2．②利用能级图求解：在氢原子能级图中将氢原子跃迁的各种可能情况一一画出，然后相加．E??13.6eV。
大量氢原子处于某一激发态。
由这1）】5．氢原子基态的能量为2015·1.【海南·17（1?E，频率最小的光子的能量为eV（保留些氢原子可能发出的所有光子中，频率最大的光子能量为20.961位有效数字），这些光子可具有种不同的频率。
???粒子粒子散射实验中，电子对】12．在粒子运动的影响可以忽略，这是因为与2015·2.【上海·7相比，电子A．电量太小B．速度太小C．体积太小D．质量太小1．(2014·上海卷，3)不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是( )A．原子中心有一个很小的原子核B．原子核是由质子和中子组成的C．原子质量几乎全部集中在原子核内D．原子的正电荷全部集中在原子核内nn＝23跃迁到39)氢原子能级如图4，当氢原子从的能级时，辐射光的＝2.(多选) (2014·山东卷，波长为656 nm。
以下判断正确的是( )图4nn＝1的能级时，辐射光的波长大于＝2跃迁到656 nm A．氢原子从nn＝2的能级1跃迁到B．用波长为325 nm的光照射，可使氢原子从＝n＝3能级上的氢原子向低能级跃迁时最多产生3种谱线C．一群处于nn＝3的能级2跃迁到．用波长D为633 nm的光照射，不能使氢原子从＝3．(多选)(2014·新课标全国卷Ⅱ，35) 在人类对微观世界进行探索的过程中，科学实验起到了非常重要的作用。
下列说法符合历史事实的是( )A．密立根通过油滴实验测出了基本电荷的数值B．贝克勒尔通过对天然放射现象的研究，发现了原子中存在原子核 :]来源[C．居里夫妇从沥青铀矿中分离出了钋(Po)和镭(Ra)两种新元素D．卢瑟福通过α粒子散射实验证实了在原子核内部存在质子E．汤姆逊通过阴极射线在电场和磁场中偏转的实验，发现了阴极射线是由带负电的粒子组成的，并测出了该粒子的比荷4.(多选) (2014·天津卷)下列说法正确的是( )A．玻尔对氢原子光谱的研究导致原子的核式结构模型的建立B．可利用某些物质在紫外线照射下发出荧光来设计防伪措施C．天然放射现象中产生的射线都能在电场或磁场中发生偏转D．观察者与波源互相远离时接收到波的频率与波源频率不同1．下列能揭示原子具有核式结构的实验是()A．光电效应实验B．伦琴射线的发现C．α粒子散射实验D．氢原子光谱的发现2，其中n＝2,3，….用＝E/nh表示普朗克常量，c表示E2．已知氢原子的基态能量为E，激发态能量11n真空中的光速．能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为()4hc2hc A．－B．－E3E114hc9hc C．－D．－EE113．氢原子从能级m 跃迁到能级n时辐射红光的频率为ν，从能级n跃迁到能级k时吸收紫光的频率为1ν，已知普朗克常量为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则()2A．吸收光子的能量为hν＋hν21B．辐射光子的能量为hν＋hν21C．吸收光子的能量为hν－hν12D．辐射光子的能量为hν－hν124卢瑟福利用α粒子轰击金箔的实验研究原子结构，正确反映实验结果的示意图是()5．用频率为ν的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν、ν、ν3012的三条谱线，且ν>ν>ν，则________．132A．ν<νB．ν＝ν＋ν13012111C．ν＝ν＋ν＋ν D.＝＋3210ννν3126.如图所示，氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子．问：(1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射出上述能量的光子？(2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．hνh7．光子不仅具有能量E＝hν，而且像实物粒子一样具有大小为p＝＝的动量．如果氢原子能级可用λc2Z1918－－C.10为原子序数．已知电子电荷量取1.60×n如下公式来描述：E＝－(2.18×10＝1,2,3…，其中Z J)，2n n则氢原子第一激发态的能量为________，为使处于基态的氢原子进入激发态，入射光子所需的最小能量为________．氢原子从第一激发态跃迁回基态时，如果考虑到原子的反冲，辐射光子的频率________(选填“小于”或“大于”)不考虑原子的反冲时辐射光子的频率．18－102.18×)J＝－3.4 eV.由能级跃迁公式：hνE＝－(＝E－E，从基态跃迁至第一激解析：第一激发态2nm22发态，所需光子的最小能量为E＝E－E＝10.2 eV.不考虑氢原子反冲时，辐射光子的频率为：hν＝E021最小最小1122mνmν，可＋hν.由能量守恒：.＝E－E考虑氢原子反冲时，设反冲的动能为＝hν，辐射的光子能量为hν01222见辐射光子的频率降低了．答案：－3.4 eV10.2 eV小于8．(1)下列叙述中正确的有________．A．光的粒子性被光电效应和康普顿效应所证实[来源:.]B．在α粒子散射实验的基础上，卢瑟福提出了原子的核式结构模型C．紫外线照射某金属表面时发生了光电效应，则红外线也一定可以使该金属发生光电效应D．氡的半衰期为3.8天，若取4个氡原子核，经过7.6天后就一定只剩下一个氡原子核(2)氢原子能级如图所示，则要使一个处于基态的氢原子释放出一个电子而变为氢离子，该氢原子需要吸收的能量至少是________eV，一群处于n＝4能级的氢原子回到n＝2的状态过程中，可能辐射________ 种不同频率的光子．9.如图所示为氢原子最低的四个能级，当氢原子在这些能级间跃迁时，求：(1)有可能放出几种能量的光子？(2)在哪两个能级间跃迁时，所发出光子的波长最长？波长是多少？10．氢原子的核外电子质量为m，电荷量为e，在离核最近的轨道上运动，轨道半径为r. 1(1)电子运动的动能E是多少？k(2)电子绕核转动的频率f是多少？(3)氢原子核在离核最近的电子轨道处产生的电场强度E为多大？nn＝2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光92如图－2－所示，氢原子从2＞的某一能级跃迁到11.子，问：图2－2－9(1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射上述能量的光子？请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．(2)．212．在研究原子物理时，科学家经常借用宏观模型进行模拟．在玻尔原子模型中，完全可用卫星绕行星运动来模拟研究电子绕原子核的运动．当然这时的向心力不是粒子间的万有引力(可忽略不计)，而是粒－19e C，电子在第1、子的静电力．设氢原子中，电子和原子核的带电荷量大小都是2＝1.60×10可能轨道10－rrr，据此求：4 m，＝运行时，其运动半径分别为＝0.53×10121(1)电子分别在第一、二可能轨道运行时的动能(以eV为单位)．(2)当电子从第一可能轨道跃迁到第二可能轨道时，原子还需吸收10.2 eV的光子，那么电子的电势能922k)N(增加了多少？静电力常量＝9.0×10·m/C。