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1、为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能21.3 21.3 氢原子光谱的实验规律氢原子光谱的实验规律 玻尔理论玻尔理论1 1、氢原子光谱的实验规律氢原子光谱的实验规律连连续续 1885 1885 年瑞士数学家年瑞士数学家巴耳末巴耳末发现氢原子光谱可见发现氢原子光谱可见光部分的规律光部分的规律为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 1890年年瑞典物理学家里德伯将巴耳末公式写成对瑞典物理学家里德伯将巴耳末公式写成对称形式称形式波数波数 里德伯常量里德伯常量
2、 波数波数(wave number)表示的物理意义是单位长度内所表示的物理意义是单位长度内所包含完整波长数目。包含完整波长数目。随后，随后，氢原子光谱的其它谱线，也先后被发现。氢原子光谱的其它谱线，也先后被发现。莱曼系莱曼系紫外紫外为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能巴尔末系巴尔末系可见光可见光帕邢系帕邢系布拉开系布拉开系普丰德系普丰德系汉弗莱系汉弗莱系红外红外广义巴尔末公式广义巴尔末公式为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能1908年，瑞士人年，瑞
3、士人里兹里兹根据这些线系公式提出根据这些线系公式提出了光谱线的了光谱线的“组合原则组合原则”，每一谱线的波数表示每一谱线的波数表示为二项之差为二项之差。称为称为光谱项光谱项氢原子的光谱项为：氢原子的光谱项为：为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能氢原子光谱的规律：氢原子光谱的规律：1 1）光谱是光谱是分立分立线状的线状的，谱线有一定位置。这就是，谱线有一定位置。这就是说，谱线有确定的波长值，而且彼此是分立的。说，谱线有确定的波长值，而且彼此是分立的。2 2）谱线间有一定的关系谱线间有一定的关系，例如谱线构成一个谱线，例如谱
4、线构成一个谱线系，它们的波长可以用一个公式表达出来；不同系系，它们的波长可以用一个公式表达出来；不同系的谱线有些也有关系，例如有共同的光谱项。的谱线有些也有关系，例如有共同的光谱项。3 3）每一谱线的波数都可以表示为二光谱项之差：每一谱线的波数都可以表示为二光谱项之差：（特点：特点：非连续性、稳定性、规律性非连续性、稳定性、规律性）为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能2、卢瑟福的原子有核模型卢瑟福的原子有核模型 1897年年 J.J.汤姆孙发现电子汤姆孙发现电子 1903年，年，汤姆孙提出原子的汤姆孙提出原子的“葡萄干蛋
5、糕模型葡萄干蛋糕模型”卢瑟福的原子有核模型（行星模型）卢瑟福的原子有核模型（行星模型）原子中的正电荷和原子的质量均匀地分布在半径原子中的正电荷和原子的质量均匀地分布在半径为为 的球体范围内的球体范围内，电子浸于其中电子浸于其中.原子的中心有一带正电的原子核，它几乎集中了原子的中心有一带正电的原子核，它几乎集中了原子的全部质量，电子围绕这个核旋转，核的尺寸与原子的全部质量，电子围绕这个核旋转，核的尺寸与整个原子相比是很小的整个原子相比是很小的.为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能3、氢原子的玻尔理论氢原子的玻尔理论（1 1
6、）经典核模型的困难经典核模型的困难 根据经典电磁理论，电子绕根据经典电磁理论，电子绕核作匀速圆周运动，作加速运动核作匀速圆周运动，作加速运动的电子将不断向外辐射电磁波的电子将不断向外辐射电磁波.+原子不断地向外辐射能量，原子不断地向外辐射能量，能量逐渐减小，电子绕核旋转的能量逐渐减小，电子绕核旋转的频率也逐渐改变，发射光谱应是频率也逐渐改变，发射光谱应是连续谱；连续谱；由于原子总能量减小，电子由于原子总能量减小，电子将逐渐的接近原子核而后相遇，将逐渐的接近原子核而后相遇，原子不稳定原子不稳定.+为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书
7、室育人功能（2 2）玻尔的三个假设玻尔的三个假设 假设一假设一 定态假设定态假设 电子在原子中，可以在一些电子在原子中，可以在一些特定特定的轨道上运动而的轨道上运动而不不辐射电磁波，这时原子处于辐射电磁波，这时原子处于稳定稳定状态状态（定态定态），并具有一定的能量），并具有一定的能量.量子化条件量子化条件频率条件频率条件 假设二假设二 轨道角动量量子化假设轨道角动量量子化假设 电子以速度电子以速度 在半径在半径为为 的圆周上绕核运动时，只有电子的的圆周上绕核运动时，只有电子的角动量角动量 等于等于 的的整数倍整数倍的那些轨道是的那些轨道是稳定稳定的的.主主量子数量子数 假设三假设三 频率条件假
8、设频率条件假设 当原子从高能量当原子从高能量 的定态的定态跃迁到低能量跃迁到低能量 的定态时，要发射频率为的定态时，要发射频率为 的光子的光子.为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能由假设由假设 2 量子化条件量子化条件由牛顿定律由牛顿定律,玻尔半径玻尔半径 氢原子能级公式氢原子能级公式第第 轨道电子总能轨道电子总能量量为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能（电离能电离能）基态基态能量能量激发态激发态能量能量 氢原子能级图氢原子能级图基态基态激激发发态
9、态自自由由态态为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能 玻尔理论对氢原子光谱的解释玻尔理论对氢原子光谱的解释氢氢原原子子能能级级跃跃迁迁与与光光谱谱系系莱曼系莱曼系巴耳末系巴耳末系帕邢系帕邢系布拉开系布拉开系（里德伯常量里德伯常量）为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能（1 1）正确地指出正确地指出原子能级原子能级的存在（原子能量量子化）的存在（原子能量量子化）；（2 2）正确地指出正确地指出定态定态和和角动量量子化角动量量子化的概念的概念；（3 3）正
10、确的解释了氢原子及类氢离子光谱正确的解释了氢原子及类氢离子光谱；4、氢原子玻尔理论的意义和困难氢原子玻尔理论的意义和困难（4 4）无法解释无法解释比氢原子更复杂的原子比氢原子更复杂的原子；（5 5）把微观粒子的运动视为有确定的把微观粒子的运动视为有确定的轨道轨道是不正确的是不正确的；（6 6）是是半半经典经典半半量子量子理论，存在逻辑上的缺点，即把理论，存在逻辑上的缺点，即把 微观粒子看成是遵守经典力学的质点，同时，又微观粒子看成是遵守经典力学的质点，同时，又 赋予它们量子化的特征赋予它们量子化的特征.为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中
11、小学图书室育人功能例例1：计算赖曼系的最短波长和最长波长计算赖曼系的最短波长和最长波长 计算帕邢系第二条谱线的波长计算帕邢系第二条谱线的波长解解：赖曼系赖曼系n=2 时对应最长波长时对应最长波长n=时对应最短波长时对应最短波长帕邢系帕邢系为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能例例2：在气体放电管中，用能量为在气体放电管中，用能量为12.2eV的电子去的电子去轰击处于基态的氢原子。请确定此时氢原子所能轰击处于基态的氢原子。请确定此时氢原子所能辐射的谱线波长。辐射的谱线波长。解解：氢原子吸收能量氢原子吸收能量E 后由基态跃迁到
12、激发态后由基态跃迁到激发态 由由即即12.2eV的能量不能全部被吸收的能量不能全部被吸收 当原子由这个能态跃迁回基态时，将有可当原子由这个能态跃迁回基态时，将有可能发射能发射三种三种不同波长的电磁波。不同波长的电磁波。为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能31属于赖曼系属于赖曼系32属于巴尔末系属于巴尔末系21属于赖曼系属于赖曼系为深入学习习近平新时代中国特色社会主义思想和党的十九大精神,贯彻全国教育大会精神,充分发挥中小学图书室育人功能例例3：氢原子从氢原子从n5 的态跃迁到基态能发射的态跃迁到基态能发射多少种不同的光子？多少种不同的光子？解解：n=2由图可见，可能有由图可见，可能有10 种辐射光产生种辐射光产生。解析计算解析计算：考虑考虑1n 范围内任意一对不相等的整数范围内任意一对不相等的整数组合组合当当n 5时时，N=10