粤教版高中物理选修3-5课件第三章第三四节原子的能级结构
(3)玻尔理论对氢原子光谱的解释． ①解释巴耳末公式： 按照玻尔理论，从高能级跃迁到低能级时辐射的光子 的能量为 hν＝Em－En；巴耳末公式中的正整数 n 和 2 正 好代表能级跃迁之前和之后的定态轨道的量子数 n 和 2. ②解释氢原子光谱的不连续性： 原子从较高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等 于前后两能级差，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．
答案：CD
拓展一 氢原子光谱 如图所示为氢原子光谱． (1)仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？ (2)氢原子光谱的谱线波长具有什么规律？
提示：(1)氢原子光谱从左向右谱线间的距离越来越大． (2)氢原子光谱的谱线波长符合巴耳末公式．
1．原子光谱． (1)概念： 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)特点： ①每种原子都有自己特定的原子光谱． ②不同的原子，其原子光谱不同，原子光谱被称为 原子的“指纹”．
(4)玻尔理论的局限性． ①玻尔理论的成功之处：玻尔理论第一次将量子观 念引入原子领域．提出了定态和跃迁的概念，成功地解 释了氢原子光谱的实验规律． ②玻尔理论的局限性：过多地保留了经典理论，对 更复杂的原子发光无法解释．
2．氢原子能级． (1)氢原子的能级图如图所示，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及相应的能量． rn＝n2r1，En＝En21，式中 n＝1，2，3，…其中 r1＝ 0.53×10－10 m，E1＝－13.6 eV. n 取不同的量子数时，可求得各能级的能量值．
第三章 原子结构之谜
第三节 氢原子光谱 第四节 原子的能级结构
学习目标
1.了解氢原子光谱的不连 续性及各个线系. 2.了解能级结构猜想. 3.知道氢原子能级公式. 4.能够利用能级公式分析 一些有关能级的问题．
重点难点
重点 1.原子的能级、跃迁、 能量量子化以及基态 和激发态等概念. 2.氢原子能级公式．
题后反思 (1)巴耳末公式的表达式：1λ＝R(212－n12)，n＝3，4，5，… (2)巴耳末公式中 n 的取值越小，对应的波长越长；n 的取值越大，对应的波长越短．
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 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 错误，C 正确；根据各种原子的特征谱线 进行光谱分析可鉴别物质组成，故 D 正确． 答案：B
(2)跃迁假设： 原子系统从一个定态跃迁到另一个定态，伴随着光子 的发射和吸收．
1．玻尔原子理论． (1)玻尔原子模型． 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电子绕核运动的轨道是量子化的． ③电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生 电磁辐射．
(2)两个基本假设． ①定态假设： 当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态 中，具有不同的能量，即原子的能量是量子化的，这些 量子化的能量值叫作能级．原子中这些具有确定能量的 稳定状态，称为定态．原子处于定态时，电子绕核运动 不辐射也不吸收能量． ②跃迁假设：原子系统从一个定态跃迁到另一个定 态，伴随着光子的发射和吸收．
(2)巴耳末系． 1885 年，巴耳末发现这四条光谱的波长可以用一个 很简单的数学公式表示，这个公式叫巴耳末公式．
氢原子光谱在可见光区域和紫外区的 14 条谱线满足 巴耳末公式
1λ＝R212－n12，n＝3，4，5，… R 称为里德伯常量，实验测得 R＝1.097×107 m－1， 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．人们把一系列符合巴耳末公式的光谱线统称 为巴耳末系．
答案：ABC
1．(多选)对氢原子能级公式 En＝En21的理解，下列说 法中正确的是( )
A．原子定态能量 En 是指核外电子动能与核之间的 静电势能的总和
B．En 是负值 C．En 是指核外电子的动能，只能取正值 D．从式中可以看出，随着电子运动半径的增大，原 子总能量减少
解析：这里是取电子自由态作为能量零点，所以电子 处在各个定态中能量均是负值，En 表示核外电子动能和 电子与核之间的静电势能的总和，所以选项 A、B 对，C 错，因为能量是负值，所以 n 越大，En 越大．
难点 1.能级公式相关问题的 计算 2.能级结构解释氢原子 的光谱的不连续性.
知识点一 氢原子光谱 提炼知识 1．原子光谱． (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)每种原子都有自己特定的原子光谱，不同的原子， 其原子光谱均不相同，原子光谱被称为原子的“指纹”， 可以通过对光谱的分析鉴别不同原子，确定物体的化学 组成并发现新元素．
(3)应用： 可以通过对光谱的分析鉴别不同的原子，确定物体 的化学组成并发现新元素．
2．氢原子光谱． (1)氢原子光谱的特点． 从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图所示，在 可见光区域内，氢原子光谱有四条谱线，它们分别用符 号 Hα、Hβ、Hγ 和 Hδ示．
在氢原子光谱图中的可见光区内，随着波长的逐渐 减小(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．
答案：B
拓展二 原子的能级结构
1．在波尔理论中，电子的轨道有什么特点？ 提示：电子的轨道不是连续的，是量子化的，只有半 径的大小符合一定条件时，这样的半径才是有可能的．
2．玻尔理论的两条基本假设是什么？ 提示：(1)定态假设： 原子系统中存在具有确定能量的定态，原子处于定态 时，电子绕核运动不辐射也不吸收能量．
【典例 1】 氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波
长之比为( )
A.59
B.49
7
2
C.9
D.9
解析：由巴耳末公式1λ＝R(212－n12)，n＝3，4，5，…
当 n＝∞时，有最小波长 λ1，λ11＝R212， 当 n＝3 时，有最大波长 λ2，λ12＝R(212－312)，得λλ12＝59. 答案：A
(2)基态：在正常状态下，氢原子处于最低的能级 E1(n ＝1)，这个最低能级状态称为基态．氢原子在基态的能量 为－13.6 eV.
(3)激发态：当电子受到外界激发时，可从基态跃迁 到较高的能级，较高能级对应的状态称为激发态．
【典例 2】 (多选)玻尔在他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
2．如图甲所示的 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( )
A．a 元素 C．c 元素
B．b 元素 D．d 元素
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 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．
(3)跃迁： ①把原子从一个能级变化到另一个能级的过程叫作 跃迁． ②处于高能级的原子，自发地向低能级跃迁时辐射 光子；原子吸收特定频率的光子或通过其他途径获得能 量时，可以从低能级向高能级跃迁．原子辐射或吸收光 子的能量为 hν＝Em－En，其中 Em、En 分别为原子跃迁 前后的能级．
2．氢原子的能级． (1)丹麦物理学家玻尔吸取前人思想，通过大胆假设， 推导出氢原子的能级表达式为 En＝－Rnh2c，n＝1，2，3，…， 式中 R 为里德伯常量，h 为普朗克常量，c 为光速，n 是 正整数，上式说明氢原子的能量是量子化的，n 被称为能 量量子数．
(2)氢原子的能级公式为，n＝1，2，3，…其中 E1＝ －13.6 eV，正常情况下氢原子处于最低能级 E1(n＝1)， 这个状态称为基态，其他状态称为激发态．
处于激发态的氢原子是不稳定的，它会向较低的能 级跃迁，跃迁时释放出来的能量以光子的形式向外辐射， 辐射出来的能量等于两能级间的能级差．
判断正误
(1)不同的原子具有相同的能级，原子跃迁时辐射的 光子频率是相同的．(×)
(2)处于基态的原子是不稳定的，会发地向其他能 级跃迁，放出光子．(×)
小试身手
2．(多选)光子的发射和吸收过程是( ) A．原子从基态跃迁到激发态要放出光子，放出光子 的能量等于原子在始、末两个能级的能量差 B．原子不能从低能级向高能级跃迁 C．原子吸收光子后从低能级跃迁到高能级，放出光 子后从较高能级跃迁到较低能级 D．原子无论是吸收光子还是放出光子，吸收的光子 或放出的光子的能量等于始、末两个能级的能量差值
的，即是分立的，故 A、B 错误，C 正确；根据频率条件， 有 En－Em＝hν，显然 n、m 的取值不同，发射光子的频 率就不同，故氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差 有关，故 D 错误．
答案：C
知识点二 原子的能级结构 提炼知识 1．能级结构猜想． (1)由于氢原子光谱是分立的，所以猜想原子内部的 能量也是不连续的． (2)能级：把原子内部不连续的能量称为能级．
2．巴耳末公式． 人们把一系列符合巴耳末公式的光谱线统称为巴耳 末系，其公式为 1λ＝R212－n12，n＝3，4，5，…
判断正误
(1)可以利用光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成 成分．(√)
(2) 巴耳末公式中的 n 既可以取整数也可以取小 数．(×)
小试身手 1．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光谱 B．氢原子光谱说明氢原子可以发出各种频率的光 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 解析：由于氢原子的轨道是不连续的，而氢原子在不 同的轨道上的能级 En＝n12E1，故氢原子的能级是不连续
答案：AB
2．(多选)关于玻尔理论，以下论断中正确的是( ) 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时，原子都不向外辐射 能量 解析：据玻尔理论第三条假设知 A 正确；根据玻尔 理论第一、二条假设知不论原子处于何种定态，原子都不 向外辐射能量，原子只有从一个定态跃迁到另一个定态 时，才辐射或吸收能量，所以 B、C 错误，D 正确． 答案：AD
2021粤教版高三物理选修3-5(理科生)课件【全册】
第一章 碰撞与动能守恒
2021粤教版高三物理选修3-5(理科 生)课件【全册】
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2021粤教版高三物理选修3-5(理 科生)课件【全册】目录
0002页 0004页 0072页 0107页 0175页 0243页 0245页 0313页 0381页 0449页 0484页 0558页 0560页 0601页 0642页
第一章 碰撞与动能守恒 第二节 动量 动量守恒定律 第四节 反冲运动 本章小结 第一节 光电效应 第三节 康普顿效应及其解释 第五节 德布罗意波 第三章 原子结构之谜 第二节 原子的结构 第四节 原子的能级结构 第四章 原子核 第二节 核衰变与核反应方程 第四节 核力与结合能 第六节 核能利用 本章小结
高中物理第三章原子结构之谜第四节原子的能级结构同步备课课件粤教版选修3_5
2.能级状态
(1)基态：在正常状态下氢原子处于 最低 的能级E1(n＝1)，这个最低能级
对应的状态称为基态，氢原子在基态的能量为 －13.6 eV.
(2) 激发态：当电子受到外界激发时，可从基态跃迁到 较高 的能级 E2 、 E1 E3……上，这些能级对应的状态称为激发态.且En＝ 2 . n
3.氢原子能级图
例1 (多选)玻尔在他提出的原子模型中所作的假设有
√
√
A.原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做变速运动，但不向外辐
射能量 的可能轨道的分布是不连续的
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
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的频率等于电子绕核做圆周运动的频率
较远的轨道上运动.
1 氢原子各能级的关系为：En＝ 2E1(E1＝－13.6 eV，n＝1,2,3，…) n
3.跃迁 原子从一个能级跃迁到另一个能级时，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
发射光子hν＝Em－En Em 低能级 En 吸收光子hν＝Em－En
如图2所示
图2 4.氢光谱线系的形成 能级间的跃迁产生不连续的 谱线 ，从不同能级跃迁到某一特定能级就形 成一个 线系 ，如巴耳末系是氢原子从n＝3、4、5……能级跃迁到n＝2的 能级时辐射出的光谱.
即学即用 判断下列说法的正误. (1)玻尔理论能很好地解释氢原子的巴耳末系.( √ )
(2) 处于基态的原子是不稳定的 ，会自发地向其他能级跃迁 ，放出光
解析
答案
例2 氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中
高中物理第三章原子结构之谜3.4原子的能级结构课件粤教版选修3_5
2.物质中含有大量的原子,各个原子的跃迁方式也是不统一的.有 的原子可能经过一次跃迁就回到基态,而有的原子可能经过几次跃 迁才回到基态.
知识链接 案例探究 思悟升华 类题试解
有一群氢原子处于量子数n=3的激发态,能级图如下.
(1)有可能放出几种能量的光子? (2)在哪两个能级间跃迁时,发出的光子的波长最长?波长是多少?
知识链接 案例探究 思悟升华 类题试解
(1)有可能放出几种能量的光子? (2)在哪两个能级间跃迁时,发出的光子的波长最长?波长是多少?
编后语
• 同学们在听课的过程中，还要善于抓住各种课程的特点，运用相应的方法去听，这样才能达到最佳的学习效果。 • 一、听理科课重在理解基本概念和规律 • 数、理、化是逻辑性很强的学科，前面的知识没学懂，后面的学习就很难继续进行。因此，掌握基本概念是学习的关键。上课时要抓好概念的理解，
知识链接 案例探究 思悟升华 类题试解
(2014山东理综)(多选)氢原子能级如图,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( )
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 nm B.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
一二
2013-2014学年高二物理配套课件：3.4 原子的能级结构（粤教版选修3-5）
能级状态 (1)基态：氢原子处于最低 的能级E1(n＝1)，这个最低能级 对应的状态在正常状态下称为基态，氢原子在基态的能量 为 －13.6 eV ．
(2) 激发态：当电子受到外界激发时 ，可 从 基 态 跃 迁 到 较高 的能级E2、E3……上，这些能级对应的状态称为 激发态，处于激发态的氢原子是不稳定的，它会向较低的
【变式3】 如图3－4－4所示为氢原子的能级图，用光子能量
为13.06 eV的光照射一群处于基态的氢原子，可能观测到
氢原子发射的不同波长的光有
( )．
图3－4－4
A．15种
B．10种
C．4种
D．1种
解析 处于基态的氢原子吸收入射光子的能量后由低能级向
高能级跃迁，处于不稳定状态，然后由高能级向低能级跃迁，
间接跃迁与直接跃迁 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)光子的频率数不同．
入射光子与入射电子 若是在光子的激发下引起原子的跃迁，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 原子的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的某 两个能级差，两种情况有所不同，要引起注意.
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
( )．
图3－4－6
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
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． 跃迁与电离 原子跃迁时，不管是吸收还是辐射光子，其光子的能量都必 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．如基态氢原子 电离，其电离能为13.6 eV，只要能量等于或大于13.6 eV的 光子都能被基态氢原子吸收而电离，只不过入射光子的能量 越大，原子电离后产生的电子具有的动能越大．
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第五节 自然界中的守恒定律
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本章小结
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第二章 波粒二象性
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第一节 光电效应
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第二节 光 子
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第一章 碰撞与动能守恒
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第一节 物体的碰撞
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第二节 动量 动量守恒定律
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第三节 动量守恒定律在碰撞中 的应用
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第四节 反冲运动
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第三节 康普顿效应及其解释
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第四节 光的波粒二象性
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
第五节 德布罗意波
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第一章 碰撞与动能守恒 第二节 动量 动量守恒定律 第四节 反冲运动 本章小结 第一节 光电效应 第三节 康普顿效应及其解释 第五节 德布罗意波 第三章 原子结构之谜 第二节 原子的结构 第四节 原子的能级结构 第四章 原子核 第二节 核衰变与核反应方程 第四节 核力与结合能 第六节 核能利用 本章小结
物理粤教版选修3-5 第三章第四节原子的能级结构 课件
原子结构之谜
第四节
原子的能级结构
第三章
原子结构之谜
学习目标 1.知道经典物理的困难在于无法解释光谱分立特性．
2．知道能级结构猜想的主要内容．
3．了解能级、跃迁、能量量子化以及基态、激发态等概念． 4．能用玻尔原子理论简单解释氢原子模型． 5．了解玻尔模型的不足之处及其原因．
一、能级结构猜想 分立 的，所以猜想原子内部的能量也是 由于氢原子光谱是 ______ 不连续 的． _________ 不连续的能量 称为原子的能级． 1．能级：把原子内部______________ 变化 到另一个能级的过程叫做 2．跃迁：把原子从一个能级______
2．能量量子化：与轨道量子化对应的能量不连续的现象． 由于原子的可能状态 (定态)是不连续的，具有的能量也是不 连续的，这样的能量值，称为能级，能量最低的状态称为基 态，其他的状态叫做激发态．对于氢原子，以无穷远处为势 能零点时，基态能量 E1＝－13.6 eV. E1 其能级公式： En＝ 2 ， 式中 n 称为量子数， 对应不同的轨道， n n 取值不同，基态取 n＝ 1，激发态 n＝2,3,4…；量子数 n 越 大，表示能级越高．能级图 (如图所示 )：
Hale Waihona Puke 想一想]2.原子发光现象的本质是什么？
提示：处于激发态的原子是不稳定的，它会向较低的能级跃 迁，跃迁时释放出来的能量以光子的形式向外辐射.
对玻尔能级理论的理解 1．轨道量子化：轨道半径只能够是一些不连续的、某些分立 的数值． 模型中保留了卢瑟福的核式结构，但他认为核外电子的轨道 是不连续的，它们只能在某些可能的、分立的轨道上运动． 例如，氢原子的电子最小轨道半径为 r1 ＝ 0.053 nm ，其余可 能的轨道半径还有0.212 nm、0.477 nm…不可能出现介于这 些轨道之间的其他值．
粤教版选修(3-5)3.4《原子的能级结构》word学案
3.4 原子的能级结构 学案【学习目标】（1）了解原子的能级、跃迁、能量量子化以及基态和激发态等概念。
（2）了解原子能量量子化的提出，理解原子发射与吸收光子的频率与能级差的关系。
（3）知道氢原子的能级公式，以及能利用此分析一些有关原子能级的问题（4）能用原子的能级结构解释氢原子光谱的不连续性【学习重点】氢原子的能级结构及量子化的理解。
【知识要点】1．玻尔的原子理论（1）能级（定态）假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些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。
这些状态叫定态。
（本假设是针对原子稳定性提出的）（2）跃迁假设：原子从一种定态（设能量为E n ）跃迁到另一种定态（设能量为E m ）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 n m E E h -=ν（h 为普朗克恒量）（本假设针对线状谱提出）（3）轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形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的分布也是不连续的。
（针对原子核式模型提出，是能级假设的补充）2.玻尔根据经典电磁理论和牛顿力学计算出氢原子的电子的各条可能轨道半径和电子在各条轨道上运动时的能量（包括动能和势能）公式：轨道半径：12r n r n = n=1，2，3……能 量： 121E n E n = n=1，2，3…… 式中r 1、E 1、分别代表第一条（即离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量，r n 、E n 分别代表第n 条可能轨道的半径和电子在第n 条轨道上运动时的能量，n 是正整数，叫量子数。
3．氢原子的能级图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和相应的能量。
（1）氢原子的大小：氢原子的电子的各条可能轨道的半径r n ： r n =n 2r 1，r 1代表第一条（离核最近的一条）可能轨道的半径r 1=0.53×10-10 m例：n=2， r 2=2.12×10-10 m（2）氢原子的能级：①原子在各个定态时的能量值E n 称为原子的能级。
粤教版高中物理选修3-5课件 氢原子光谱课件1
5．能用原子的能级结构解释氢原子的光谱的不连续 性．
栏 目 链 接
按经典理论电子绕核旋转做加速运动，电子将不断向
四周辐射电磁波，它的能量不断减小，从而将逐渐靠近原
子核，最后落入原子核中．
栏
轨道及转动频率不断变化，辐射电磁波频率也是连续
目 链
接
的， 原子光谱应是连续的光谱．实验表明原子相当稳定，
这一结论与实验不符．实验测得原子光谱是不连续的谱
必须等于两能级的能量差，否则不被吸收，不存在激发到n能
级时能量有余，而激发到n＋1时能量不足，则可激发到n能级
的问题．但当光子能量E＞13.6 eV，氢原子能够吸收光子使 栏
目
电子电离，且电子具有动能．
链
接
(2)原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而
被激发，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收，
目 链
公式表示，这个公式叫巴耳末公式．
接
氢原子光谱在可见光区域和紫外区的 14 条谱 线满足巴耳末公式
1λ＝R212－n12，n＝3,4,5，…
栏 目 链
R 称为里德伯常量，实验测得 R＝1.097×107 m 接
－1，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．人们把一系列符合巴耳末公式
光区域只有 4 条光谱线．故正确的是 B、C、D.
答案：A
►课堂训练
1．下列氢原子的线系中对波长最短波进行比较，其值
最小的是( )
栏
目
链
接
A．巴耳末系 B．莱曼系
C．帕邢系 D．布喇开系
解析：根据公式＝T(m)－T(n)，m<n
当m＝1，n＝2,3,4,5，…为莱曼系[在紫外区]；
物理粤教版选修3-5素材：课堂互动 第三章4.原子的能级
课堂互动三点剖析一、原子的能级和能级跃迁1.我们把原子内部不连续的能量称为原子的能级.2.跃迁是原子的电子从一个轨道跃迁到另一个轨道，即不能脱离原子核的束缚，所以在跃迁的过程中，原子放出或吸收的能量必须是量子化的.如当电子从n 轨道跃迁到m 轨道时，其能量变化必须是ΔE=2121m E n E -，当m ＞n 时，ΔE ＞0，原子要吸收能量，当m ＜n 时，ΔE ＜0，原子要释放能量.3.电离是将原子的电子拉出来，使之成为自由电子，只要是电离能大于一定值就可以，没有量子化要求，若有多余的能量，则以电子动能的形式存在.如将在m 轨道的电子电离出来，原子吸收的能量ΔE 只要满足ΔE ＞210m E -就可以了. 二、氢原子的能级丹麦物理学家玻尔提出了能级的理论，他认为氢原子的能级满足E n =2n Rhc -,n=1,2,3，…式中R 为里德伯常数，h 为普朗克常量，c 为光速，n 为正整数，或E n =121E n ,n=1,2,3，….其中E 1=-13.6 eV.根据玻尔理论，当氢原子从高能级跃迁到低能级时以光子的形式放出能量.原子在始、末两个能级E m 和E n （m ＞n ）间跃迁时，辐射光子的能量等于前后两个能级之差（hν=E m -E n ），由于原子的能级不连续，所以辐射的光子的能量也不连续，因此产生的光谱是分立的线状光谱.（如图3-4-1）同样原子也只能吸收一些特定频率的光子，但是，当光子能量足够大时，如光子能量E≥13.6 eV 时，则氢原子仍能吸收此光子并发生电离.图3-4-1当电子从一激发态向任意低一级激发态跃迁时放出光子；当电子从一低能级向高能级跃迁时吸收光子.各个击破【例1】 玻尔在他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，虽然电子做变速运动，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的频率等于电子绕核做圆周运动的频率解析：A 、B 、C 三项都是玻尔提出来的假设.其核心是原子定态概念的引入与能级跃迁学说的提出，也就是“量子化”的概念.原子的不同能量状态与电子绕核运动时不同的圆轨道相对应，是经典理论与量子化概念的结合.答案：ABC类题演练1氢原子从处于n=a 的激发态自发地直接跃迁到n=b 的激发态，已知a ＞b ，在此过程中（ ）A.原子要发出一系列频率的光子B.原子要吸收一系列频率的光子C.原子要发出某一频率的光子D.原子要吸收某一频率的光子解析：氢原子从高能级向低能级跃迁，而且直接跃迁，故原子要发出某一频率的光子，故仅C 项正确.答案：C【例2】 试计算处于基态的氢原子吸收波长为多少的光子，电子可以跃迁到n=2轨道上. 解析：氢原子基态对应的能量E 1=-13.6 eV ,电子在n=2轨道上时，氢原子的能量为E 2=E 1/22=-3.4 eV.氢原子核外电子从第一轨道跃迁到第二轨道需要的能量：ΔE=E 2-E 1=10.2 eV=1.632×10-18 J由玻尔氢原子理论有：hν=ΔE,又ν=c/λ,所以λch=ΔE λ=1834810632.11063.6103--⨯⨯⨯⨯=∆E ch m=1.22×10-7 m. 答案：1.22×10-7 m类题演练2有一群氢原子处于n=4的能级上，已知氢原子的基态能量E 1=-13.6 eV ,普朗克常量h=6.63×10-34 J·s,求（1）这群氢原子的光谱共有几条谱线？（2）这群氢原子发出的光子的最大频率是多少？解析：（1）这群氢原子的能级如图3-4-2所示，由图可以判断，这群氢原子可能发生的跃迁共有6种，所以它们的谱线共有6条.(2)频率最大的光子能量最大，对应的跃迁能级差也最大，即从n=4跃迁到n=1发出的光子能量最大，根据玻尔第二假设，发出光子的能量：hν=-E 1(224111-) 代入数据，解得：ν=3.1×1015 Hz.答案：(1)6 (2)3.1×1015 Hz变式提升按照玻尔理论，氯原子处在量子数为n=2和n=3的定态时，其相应的原子能量的绝对值之比|E 2|∶|E 3|=_______________.解析：根据玻尔理论，氢原子的定态能量为E n =E 1/n 2,所以|E 2|∶|E 3|=|212E |∶|213E |=9∶4.答案：9∶4。
2015-2016高中物理 第3章 第3、4节 氢原子光谱 原子的能级结构课件 粤教版选修3-5
原子的能级结构
按照经典理论，核外电子在库仑引力作用下绕原子核做圆 周运动．我们知道，库仑引力和万有引力形式上有相似之 处，电子绕原子核的运动与卫星绕地球的运动也一定有某 些相似之处，那么若将卫星 —地球模型缩小是否就可以变
为电子—原子核模型呢？
提示： 不可以．在玻尔理论中，电子的轨道半径只可能是 某些分立的值，而卫星的轨道半径可按需要任意取值．
光．
太阳的光谱中有许多暗线，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 解析：太阳光谱中的暗线是由于太阳内部发出的强光经过温 度较低的太阳大气层时产生的，表明太阳大气层中含有与这
第三章
原子结构之谜
第三节
氢原子光谱
第四节
原子的能级结构
学 习
目 标
1．了解光谱的定义和分类． 2．知道光谱分析的概念和特点． 3．认识氢原子光谱，知道氢原子光谱的实验规律．
栏 目 链 接
4．知道玻尔原子理论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．
2．氢原子的能级． (1)玻尔的能级假设：
氢原子能级满足：En＝
，n＝1，2，3，…
式中 R为里德伯常量， h为普朗克常量， c 为光速， n 为正整 数，也叫能量量子数． (2)基态．
在正常状态下，氢原子处于最低的能级E1(n＝1)，这个最低
能级状态称为基态．氢原子在基态的能量为－13.6 eV. (3)激发态． 当电子受到外界激发时，可从基态跃迁到较高的能级，较高 能级对应的状态称为激发态．