2020年高考物理总复习 第63讲 氢原子光谱原子能级讲义

第63讲氢原子光谱原子能级

考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求氢原子光谱氢原子

的能级结构、能级公式

Ⅰ

弱项清单轨道跃迁时电子动能、电势能的变化关系，及一群与一个的区别.

知识整合

一、电子的发现

英国的物理学家________发现了电子．引发了对原子中正负电荷如何分布的研究．

二、氢原子光谱

1．光谱

(1)光谱

用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的________(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______，这样的光谱叫做线状谱．

有的光谱是连在一起的________，这样的光谱叫做连续谱．

(3)氢原子光谱的实验规律

氢原子光谱是________谱．

巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1

λ

＝________，(n＝3，4，5，…)，

R是里德伯常量，R＝1.10×107m－1，n为量子数．

核式结构模型正确的解释了α粒子散射实验的结果，但是，经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释氢原子光谱的分立特性．

三、玻尔理论

玻尔提出了自己的原子结构假说，成功的解释了原子的稳定性及氢原子光谱的分立特性． (1)轨道量子化：电子绕原子核运动的轨道的半径不是任意的，只有当半径的大小符合一定条件时，这样的轨道才是可能的．电子的轨道是量子化的．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)能量量子化：当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的能量．因此原子的能量是量子化的．

这些量子化的能量值叫做________．原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为________．能量最低的状态叫做________，其他的状态叫做________．

原子只能处于一系列不连续的轨道和能量状态中，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，保持稳定状态．

(3)跃迁频率条件：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＝________.(h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34

J ·s )

四、氢原子的能级、半径公式 1．氢原子的能级和轨道半径

(1)氢原子的能级公式：E n ＝E 1

n 2(n ＝1，2，3，…)，其中E 1为基态能量，其数值为E 1＝－

13.6 eV .

(2)氢原子的半径公式：r n ＝n 2

r 1(n ＝1，2，3，…)，其中r 1为基态半径，又称玻尔半径，

其数值为r 1＝0.53×10－10

m .

方法技巧考点 能级跃迁与光谱线

1．对氢原子的能级图的理解

氢原子能级图的意义：

(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态．相邻横线间的距离不相等，表示相邻的能级差不等，量子数越大，相邻的能级差越小．

(2)横线左端的数字“1，2，3…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.4…”表示氢原子的能级．

(3)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 . 2．关于能级跃迁的五点说明 (1)当光子能量大于或等于13.6 eV 时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV ，氢原子电离后，电子具有一定的初动能．

(2)电子动能：电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力，即k e 2

r 2＝m v 2

r ，所以E k n ＝k e

2

2r n

，

随r 增大而减小．

(3)电势能：当轨道半径减小时，静电力做正功，电势能减少；反之，轨道半径增大时，电势能增加．

(4)原子能量：E n ＝E p n ＋E k n ＝E 1

n

2，随n 增大而增大，其中E 1＝－13.6 eV .

(5)一群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：N ＝C 2

n ＝n （n －1）

2

. 3．原子跃迁的两种类型

(1)原子吸收光子的能量时，原子将由低能级态跃迁到高能级态．但只吸收能量为能级差的光子，原子发光时是由高能级态向低能级态跃迁，发出的光子能量仍为能级差．

(2)实物粒子和原子作用而使原子激发或电离，是通过实物粒子和原子碰撞来实现的．在碰撞过程中，实物粒子的动能可以全部或部分地被原子吸收，所以只要入射粒子的动能大于或等于原子某两个能级差值，就可以使原子受激发而跃迁到较高的能级；当入射粒子的动能大于原子在某能级的能量值时，也可以使原子电离．

【典型例题1】 (17年苏锡常镇二模)由玻尔原子理论，氦离子He ＋

能级如图所示，电子在n ＝3轨道上比在n ＝4轨道上离氦核的距离________(选填“大”或“小”)．当大量处

在n ＝3的激发态的He ＋

发生跃迁时，所发射的谱线有________条．

【学习建议】 熟悉谱线的计算公式N ＝C 2

n ＝n （n －1）2

.

(17年苏锡常镇一模)欧洲核子研究中心的科学家通过大型强子对撞机俘获

了少量反氢原子．反氢原子是由一个反质子和一个围绕它运动的正电子组成．反质子和质子具有相同的质量，且带着等量异种电荷．反氢原子和氢原子具有相同的能级，其原子能级如图所示．

(1)根据玻尔原子结构理论，反氢原子n ＝3轨道处的电势比n ＝4轨道处的电势________(选填“高”或“低”)；正电子处在n ＝3轨道上运动的动能比处在n ＝4轨道上的动能________(选填“大”或“小”)．

(2)上题中，若有一静止的反氢原子从n ＝2的激发态跃迁到基态．已知光子动量p 与能量E 之间满足关系式P ＝E c

，元电荷e ＝1.6×10－19 C ，光速c ＝3×108

m /s .求

①放出光子的能量．

②放出光子时反氢原子获得的反冲动量大小．

【学习建议】 熟悉原子跃迁时，静电力做功与电势能变化的关系，熟悉静电力提供向

心力推导动能与轨道半径的关系．

【典型例题2】(17年南京二模)汞原子的能级图如图所示，现让光子能量为E的一束光照射到大量处于基态的汞原子上，汞原子能发出3种不同频率的光，那么入射光光子的能量为________eV，发出光的最大波长为________m．(普朗克常量h＝6.63×10－34J·s，计算结果保留两位有效数字)

当堂检测 1.(多选)下列说法中正确的是( )

A．氢原子从激发态向基态跃迁时能辐射各种频率的光子

B．玻尔理论能解释氢原子光谱

C．一个氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时，能辐射3个光子

D．一群氢原子从n＝3的激发态跃迁到基态时，能辐射3种频率的光子

第2题图

2．如图所示，某原子的三个能级的能量分别为E1、E2和E3.a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光，下列判断正确的是( )

A．E1>E2>E3

B．E3－E2>E2－E1

C．b的波长最长

D．c的频率最高

3．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(如图所示)可判断( )

第3题图

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

4．(16年苏北四市三模)如图所示为氢原子的能级图，n为量子数．若氢原子由n＝3跃迁到n＝2的过程释放出的光子恰好能使某种金属产生光电效应，则一群处于n＝4的氢原子在向基态跃迁时，产生的光子中有__________种频率的光子能使该金属产生光电效应，其中光电子的最大初动能E km＝________eV.

第4题图

5．(17年扬州一模)氢原子的能级图如图所示，原子从能级n＝4向n＝2跃迁所放出的光子正好使某种金属材料发生光电效应．求：

(1)该金属的逸出功．

(2)原子从能级n＝4向n＝1跃迁所放出的光子照射该金属，产生的光电子的最大初动能．

第5题图

第十四章 原子 原子核第63讲 氢原子

光谱 原子能级知识整合

基础自测 一、汤姆生

二、1.(1)波长 (2)亮线 光带 (3)线状 R (122－1

n

2)

三、 (2)能级 定态 基态 激发态 (3) E m －E n 方法技巧

·典型例题1· 小 3 【解析】 能级越低离核越近，3轨道比4轨道离核更近．大量的处于n ＝3能级的氦离子发生跃迁时，所发射的谱线有3→2、3→1、2→1，共有3条．

·变式训练·(1)低 大 (2)①10.2 eV ②5.44×10－27

kg ·m/s 【解析】 反质子带负电，产生的电场方向由无限远处指向负电荷，沿着电场线的方向电势逐渐降低，所以轨

道半径越小，离反质子越近，电势越低；根据k e 2r 2＝m v 2

r

可知，轨道半径越小速率越大，则动

能越大．跃迁释放光子能量E ＝E 2－E 1＝10.2 eV ，光子动量p ＝E

c

＝5.44×10

－27

kg ·m/s ，

根据动量守恒，反冲动量与光子动量大小相等，方向相反，即p ′＝p ＝5.44×10－27

kg ·m/s.

·典型例题2·7.7 4.4×10－7

【解析】 大量的处于第二激发态的汞原子能发生3种不同频率的光，则入射光的能量为E ＝E 3－E 1＝7.7 eV ；波长最大的，频率最小，所以3轨道跃迁到2轨道波长最大，E 3－E 2＝

h c

λ

，所以λ＝4.4×10－7 m. 当堂检测

1．BD 【解析】 当氢原子从激发态向基态跃迁时，据玻尔理论：ΔE ＝E m －E n ，可知氢原子只能辐射、吸收特定频率的光子．一个光子辐射时最多只能n －1；一群光子才是N ＝C 2

n ＝

n ()

n －12

，玻尔理论解释了原子光谱．

2．D 【解析】 结合题图和电子跃迁时发出的光子的能量为E ＝E m －E n 可知E c ＝E a ＋E b ，能量差E 3－E 2等于光子a 的能量，能量差E 2－E 1等于光子b 的能量，能量差E 3－E 1等于光子c 的能量，那么c 对应的能量最大，而a 对应的能量最小，因：E 1

2，则有E 3－E 2

，c 光的频率最高，a 光的波长最长，故C 错误，D 正确．

3．B 【解析】 四个选项中，只有B 选项的能级差在1.61 eV ～3.10 eV 范围内，故B 选项正确．

4．5 10.86 【解析】 氢原子从第3能级向第2能级时，发出光子的能量为1.89 eV ，从第4能级向基态跃迁发出6种频率的光子，其中光子能量大于或等于1.89 eV 的有5种．从第4能级直接跃迁到基态的光子产生光电效应时，对应的最大初动能最大，为E k ＝hν－W 0＝(E 4－E 1)－(E 3－E 2)＝10.86 eV.

5. (1)2.55 eV (2)10.2 eV 【解析】 (1)原子从能级n ＝4向n ＝2跃迁所放出的光子的能量为3.40－0.85＝2.55 eV ，当光子能量等于逸出功时，恰好发生光电效应，所以逸出功为2.55 eV.(2)从能级n ＝4向n ＝1跃迁所放出的光子能量为13.6－0.85＝12.75 eV ，根据光电效应方程得，最大初动能为E km ＝12.75－2.55＝10.2 eV.

高中物理第2章原子结构4氢原子光谱与能级结构学案鲁科版选修

第4节氢原子光谱与能级结构 [目标定位]1.知道氢原子光谱的实验规律，了解巴尔末公式及里德伯常量.2.理解玻尔理论对氢原子光谱规律的解释． 一、氢原子光谱 1．氢原子光谱的特点： (1)从红外区到紫外区呈现多条具有确定波长的谱线； (2)从长波到短波，H α～H δ等谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性． 2．巴尔末公式： 1 λ ＝R ? ?? ??1－1n 2(n ＝3,4,5，…)其中R 叫做里德伯常量，其值为R ＝1.096 775 81×107 m －1 . 二、玻尔理论对氢原子光谱的解释 1．巴尔末系 氢原子从n ≥3的能级跃迁到n ＝2的能级得到的线系． 2．玻尔理论的局限性 玻尔理论解释了原子结构和氢原子光谱的关系，但无法计算光谱的强度，对于其他元素更为复杂的光谱，理论与实验差别很大. 一、氢原子光谱的实验规律 1．氢原子的光谱 从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图1所示． 图1 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： 1 λ ＝R (1－1 n 2) n ＝3,4,5…该公式称为巴尔末公式． (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． 4．赖曼线系和帕邢线系：氢原子光谱除了存在巴尔末线系外，还存在其他一些线系．例

如： 赖曼线系(在紫外区)：1λ＝R ? ????112－1n 2(n ＝2,3,4，…) 帕邢线系(在红外区)：1λ＝R ? ?? ??132－1n 2(n ＝4,5,6，…) 例1关于巴耳末公式1λ＝R (1－1 n 2)的理解，下列说法正确的是() A ．所有氢原子光谱的波长都可由巴耳末公式求出 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，也适用于其他原子光谱的分析 答案C 解析只有氢原子光谱中可见光波长满足巴耳末公式，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线不满足巴耳末公式，满足的是与巴耳末公式类似的关系式，A 、D 错；在巴耳末公式中的n 只能取不小于3的整数，不能连续取值，波长也只能是分立的值，故氢原子光谱不是连续谱而是线状谱，B 错，C 对． 二、玻尔理论对氢原子光谱的解释 1．理论导出的氢光谱规律：按照玻尔的原子理论，氢原子的电子从能量较高的轨道n 跃迁到能量较低的轨道2时辐射出的光子能量hν＝E n －E 2，又E n ＝E 1E 2 ，E 2＝E 1 ，由此可得hν＝ －E 1? ?? ??1－1n 2，由于ν＝c λ，所以上式可写作1λ＝－E 1hc ? ?? ??1－1n 2，此式与巴尔末公式比较，形 式完全一样．由此可知，氢光谱的巴尔末线系是电子从n ＝3,4,5，…等能级跃迁到n ＝2的能级时辐射出来的． 2．玻尔理论的成功之处 (1)运用经典理论和量子化观念确定了氢原子的各个定态的能量，并由此画出了氢原子的能级图． (2)处于激发态的氢原子向低能级跃迁辐射出光子，辐射光子的能量与实际符合得很好，由于能级是分立的，辐射光子的波长是不连续的． (3)导出了巴尔末公式，并从理论上算出了里德伯常量R 的值，并很好地解释甚至预言了氢原子的其他谱线系． (4)能够解释原子光谱，每种原子都有特定的能级，原子发生跃迁时，每种原子都有自己的特征谱线，即原子光谱是线状光谱，利用光谱可以鉴别物质和确定物质的组成成分． 例2氢原子光谱的巴尔末公式是1λ ＝R ? ?? ??1－1n 2(n ＝3,4,5，…)，对此，下列说法正确的是() A ．巴尔末依据核式结构理论总结出巴尔末公式

2014届高考物理 15-2原子结构、氢原子光谱领航规范训练

2014届高考物理领航规范训练：15-2原子结构、氢原子光谱 1．(2011·高考天津卷)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 解析：光电效应实验说明光的粒子性，伦琴射线的发现说明X射线是一种比光波波长更短的电磁波，氢原子光谱的发现促进了氢原子模型的提出．故C正确． 答案：C 2．关于巴耳末公式1 λ＝R? ? ?? ? 1 22 － 1 n2的理解，下列说法正确的是( ) A．所有氢原子光谱的波长都可由巴耳末公式求出 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，也适用于其他原子光谱的分析 解析：巴耳末公式是经验公式，只适用于氢原子光谱，公式中n只能取n≥3的整数，故C正确． 答案：C 3．(2012·高考北京卷)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 C．吸收光子，能量增加D．吸收光子，能量减少 解析：根据玻尔原子理论知，氢原子从高能级n＝3向低能级n＝2跃迁时，将以光子形式放出能量，放出光子后原子能量减少，故B选项正确． 答案：B 4．(2012·高考江苏卷)如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长 的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是( )

解析：由h ν＝h c λ＝E 初－E 末可知该原子跃迁前后的能级差越大，对应光线的能量越大， 波长越短．由图知a 对应光子能量最大，波长最短，c 次之，而b 对应光子能量最小，波长最长，故C 正确． 答案：C 5．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，下列说法中正确 的是( ) A ．氢原子的能量增加 B ．氢原子的能量减少 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 解析：氢原子的核外电子离原子核越远，氢原子的能量(包括动能和势能)越大．当氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时，原子的能量减少，氢原子要放出一定频率的光子．显然，选项B 、D 正确． 答案：BD 6．(2011·高考大纲全国卷)已知氢原子的基态能量为E 1，激发态能量E n ＝E 1/n 2 ，其中n ＝ 2,3，….用h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速．能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为( ) A ．－4hc 3E 1 B ．－2hc E 1 C ．－4hc E 1 D ．－9hc E 1 解析：依题意可知第一激发态能量为E 2＝E 1 22，要将其电离，需要的能量至少为ΔE ＝0 －E 2＝h ν，根据波长、频率与波速的关系c ＝νλ，联立解得最大波长λ＝－4hc E 1 ，C 正确． 答案：C 7．(2012·高考四川卷)如图为氢原子能级示意图的一部分，则氢 原 子( ) A ．从n ＝4能级跃迁到n ＝3能级比从n ＝3能级跃迁到n ＝2能级辐射出电磁波的波长长 B ．从n ＝5能级跃迁到n ＝1能级比从n ＝5能级跃迁到n ＝4能级辐射出电磁波的速度大

2019第2章第4节氢原子光谱与能级结构语文

第4节氢原子光谱与能级结构 理解玻尔理论对氢原子光谱规律的解．2) 释．(重点 )(难点3．了解玻尔理论的局限性．谱子光氢原] 先填空[ 氢原子光谱的特点1．个波长～H的这n(1)从红外区到紫外区呈现多条具有确定波长的谱线；Hδα只要它里面含有这些波数值成了氢原子的“印记”，不论是何种化合物的光谱，长的光谱线，就能断定这种化合物里一定含有氢．等谱线间的距离越来越小，(2)从长波到短波，H～H表现出明显的规律性．δα2．巴尔末公式1111.096 775 叫做里德伯常量，数值为，其中RR＝，…)(－＝R(n＝3,4,5)22λn217－. 81×10 m] 再判断[) ．氢原子光谱是不连续的，是由若干频率的光组成的．1(√．由于原子都是由原子核和核外电子组成的，所以各种原子的原子光谱是2) ×相同的．() (由于不同元素的原子结构不同，3．所以不同元素的原子光谱也不相同．√] 后思考[ 氢原子光谱有什么特征，不同区域的特征光谱满足的规律是否相同？它在可见光区的谱线满足巴耳末公【提示】氢原子光谱是分立的线状谱．式，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．] 核心点击[页 1 第

111) ，…n＝3,4,5,6－＝R()(22λn2 巴尔末公式17－m10只能取整数，最小值为3，里德伯常量R＝1.10×式中n 巴尔末线系的14条谱线都处于可见光区1对应的＝3时，值越大，对应的波长λ越短，即n在巴尔末线系中n规2波长最长律除了巴尔末系，氢原子光谱在红外区和紫外区的其他谱线也都满足3与巴尔末公式类似的关系式能级自发跃迁至低能级发出的谱线中属于巴尔末线系＝3一群氢原子由1．n ________条．的有能级发光的谱线＝2【解析】在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n条谱线属巴尔末线能级的1能级跃迁至n＝2属于巴尔末线系．因此只有由n＝3 系．1 【答案】．根据巴耳末公式，指出氢原子光谱巴耳末线系的最长波长和最短波长所2 ，并计算其波长．对应的n时，氢原子发光所对应的3n越小，波长越长，故当n＝【解析】对应的波长最长．111??17－??m×1.10＝×10当n＝3时，－22 32λ??17m.λ＝6.55×10解得－11111??－??R×，＝n当＝∞时，波长最短，＝R22n2λ4??447＝λ103.64m＝×＝m. － 7R101.1×7－m ×时，波长最长为＝当【答案】n36.5510页 2 第 7－m 10＝∞时，波长最短为3.64×当n巴尔末公式的应用方法及注意问题 (1)巴尔末公式反映氢原子发光的规律特征，不能描述其他原子． (2)公式中n只能取整数，不能连续取值，因此波长也是分立的值． (3)公式是在对可见光区的四条谱线分析时总结出的，在紫外区的谱线也适用． (4)应用时熟记公式，当n取不同值时求出一一对应的波长λ. 玻尔理论对氢光谱的解释 [先填空] 1．理论推导 按照玻尔原子理论，氢原子的电子从能量较高的能级跃迁到n＝2的能级上E1时，辐射出的光子能量应为hν＝E－E，根据氢原子的能级公式E＝可得E222nn n －E11111E????11－－????，所以上式可写成＝，由于c＝λν，＝由此

高考物理一轮能力提升 19-1氢原子光谱 氢原子的能级结构和公式考点+重点+方法

第十九章原子结构和原子核 本章概览 1．本章内容可分为两部分，即原子结构和原子核。重点内容是：氢原子的能级结构和公式；原子核的衰变和半衰期；核反应方程的书写；结合能和质量亏损。从考试大纲可以看到全部是I级要求。 2．高考对本专题考查特点是命题热点分散，偏重于知识的了解和记忆，多以每部分内容单独命题，多为定性分析，“考课本”，“不回避陈题”是本专题考查的最大特点，题型多以选择题形式出现，几乎在每年高考中占一个小题。 3．本单元内容与现代科技相联系的题目较多，复习时应引起高度重视。 第一课时氢原子光谱 氢原子的能级结构和公式

【教学要求】 1．了解人们对原子结构的认识过程 2．掌握α粒子散射实验和原子核式结构的 3．理解玻尔模型的三条假设 【知识再现】 一、人们认识原子结构的思维线索 气体放电的研究→阴极射线→发现电子（1897 年，汤姆生）→汤姆生的“枣糕模型” ????→?粒子散射实验α卢瑟福的核式结构模型????→?氢光谱的研究玻尔模型（轨道量子化模型）。 二、卢瑟福的核式结构模型 1．α粒子散射实验 做法：用质量是电子7300倍的a 粒子轰击薄金箔。 结果：绝大多数 ，少数 ，极少数 ，有的甚至 。 2．原子的核式结构 在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间里绕着核旋转．原子核所带的正电荷数等于核外的电子数，所以整个原子是中性的。 3．实验数据估算：原子核大小的数量级为10-15－10-14m ，原子大小的数量级为10-10 m 三、玻尔的原子理论——三条假设 1．“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，电子虽做变速运动，但并不向外辐射电磁波，这样的相对稳定的状态称为定态。 2．“跃迁假设”：电子绕核转动处于定态时不辐射电磁波，但电子在两个不同定态间发生跃迁时，却要辐射（吸收）电磁波（光子），其频率由两个定态的能量差值决定hv=E 2-E 1。 3．“轨道量子化假设”：由于能量状态的不连续，因此电子绕核转动的轨道半径也不能任意取值，必须满足)3,2,1(2 ==n nh mvr π 四、氢原子能级及氢光谱 1．氢原子能级：原子各个定态对应的能量是不连续的，这些能量值叫做能级。 2．氢原子的能级图 3．氢光谱 在氢光谱中，n=2,3,4,5,……向n=1跃迁发光形成赖曼线系； n=3,4,5,6向n=2跃迁发光形成巴耳末线系； n=4,5,6,7……向n=3跃迁发光形成帕邢线系； n=5,6,7,8……向n=4跃迁发光形成布喇开线系， 其中只有巴耳末线系的前4条谱线落在可见光区域内。 考点剖析

2017年高考物理氢原子光谱知识点总结

2017年高考物理氢原子光谱知识点总结 1、发射光谱：物质发光直接产生的光谱 从实际观察到的物质发光的发射光谱可分为连续谱和线状谱。 (1)连续谱：连续分布着的包含着从红光到紫光的各种色光的光谱。 产生：是由炽热的固体、液体、高压气体发光而产生的。 (2)线状谱：只含有一些不连续的亮线的光谱，线状谱中的亮线叫谱线。 产生：由稀薄气体或金属蒸气(即处于游离态下的原子)发光而产生的，观察稀薄气体放电用光谱管，观察金属蒸气发光可把含有该金属原子的物质放到煤气灯上燃烧，即可使它们汽化后发光。 2、吸收光谱：高温物体发出的白光通过物质后，某些波长的光波被物质吸收后产生的光谱。 产生：由炽热物体(或高压气体)发出的白光通过温度较低的气体后产生。 例如：让弧光灯发出的白光通过低温的钠气，可以看到钠的吸收光谱。 若将某种元素的吸收光谱和线状谱比较可以发现：各种原子吸收光谱的暗线和线状谱和亮线相对应，即表明某种原子发出的光和吸收的光的频率是特定的，故吸收光谱和线状谱中的暗线比线状谱中的亮线要少一些。 3、光谱分析

各种元素的原子都有自己的特征谱线，如果在某种物质的线状谱或吸收谱中出现了若干种元素的特征谱线，表明该物质中含有这种元素的成分，这种对物质进行化学组成的分析和鉴别的方法称为光谱分析。 其优点：灵敏、快捷、检查的最低量是10-10克光谱分析的应用 (1)光谱分析在科学技术中有着广泛的应用，例如，在检测半导体材料硅和锗是不是达到高纯度要求时，就要用到光谱分析。 (2)历史上，光谱分析还帮助人们发现了许多新元素，例如，铷和铯就是人们通过分析光谱中的特征谱线而发现的。 (3)利用光谱分析可以研究天体的物质成分，19世纪初在研究太阳光谱时，人们发现它的连续光谱中有许多暗线，通过仔细分析这些暗线，并把它们跟各种原子的特征谱线对照，人们知道了太阳大气层中含有氢、氦、氮、碳、氧、铁、镁、硅、钙、钠等几十种元素。 (4)光谱分析还能鉴定食品的优劣。例如，通过分析茶叶的近红外光谱，测定其各种化学成分的含量，就可以鉴定茶叶的优劣、级别、真假以及品种等。 (5)用光谱分析还可以鉴定文物，例如：1978年在新石器时代遗址浙江省余姚县河姆渡村，人们挖掘出一件木质漆碗，器壁外涂有一层朱红色的涂料，且微有光泽，借助光谱分析，鉴定出这种涂料与马王堆出土的漆皮类似，因此漆工艺的历史可追溯至7000年前。

第4节氢原子光谱与能级结构

光电效应、原子结构、原子构练习题 （适用于高中物理各种版本教材） 一、光电效应 1、概念：在光（电磁波）的照射下，从物体表面逸出的 的现象称为光电效应，这种电子被称之为 。使电子脱离某种金属所做功的 ，叫做这种金属的逸出功，符号为W 0。 2、规律： 提出的“光子说”解释了光电效应的基本规律，光子的能量与频率的关系为 。 ①截止频率：当入射光子的能量 逸出功时，才能发生光电效应，即：0____W hv ，也就是入射光子的频率必须满足v ≥ ，取等号时的______0=ν即为该金属的截止频率（极限频率）； ②光电子的最大初动能：_________k m =E ，由此可知，对同一重金属，光电子的最大初动能随着入射光的频率增加而 ，随着入射光的强度的增加而 ，光电子从金属表面逸出时的动能应分布在 范围内。 3、实验：装置如右图，其中 为阴极，光照条件下发出光电子； 为 阳极，吸收光电子，进而在电路中形成 ，即电流表的示数。 ①当A 、K 未加电压时，电流表 示数； ②当加上如图所示 向电压时，随着电压的增大，光电流趋于一个饱和值， 即 ；当电压进一步增大时，光电流 。 ③当加上相反方向的电压（ 向电压）时，光电流 ；当反向电压达 到某一个值时，光电流减小为0，这个反向电压U c 叫做 ，即使最有可能 到达阳极的光电子刚好不能到达阳极的反向电压，则关于U c 的动能定理方程 为 。 【练习1】某同学用同一装置在甲、乙、丙光三种光的照射 下得到了三条光电流与电压之间的关系曲线，如右图所示。则可 判断出（ ） A ．甲光的频率大于乙光的频率 B ．乙光的波长大于丙光的波长 C ．乙光对应的截止频率大于丙光的截止频率 D ．甲光对应的光电子最大初动能大于丙光的光电子最大初 动能 二、原子结构 1、物理学史： 通过对 的研究，发现了电子，从而认识到原子是 有内部结构的； 基于 实验中出现的少数α粒子发生 散射，提出了原子的核式结构模型； 在1913年把物理量取值分立（即量子化）的观念应用到原子系统，提出了自己的原子模型，很好的解释了氢原子的 。 2、波尔理论： ①原子的能量是量子化的，这些量子化的能量值叫做 ；原子能量最低的状态叫做 ，其他较高的能量状态叫做 ； ②原子在不同能量状态之间可以发生 ，当原子从高能级E m 向低能级E n 跃迁时 光子，原子从低能级E n 向高能级E m 跃迁时 光子，辐射或吸收的光子频率必须满足 。 ③原子对电子能量的吸收：动能 两个能级之差的电子能量能被吸收，

高考物理总复习第63讲氢原子光谱原子能级讲义

第63讲氢原子光谱原子能级 知识整合 一、电子的发现 英国的物理学家________发现了电子．引发了对原子中正负电荷如何分布的研究． 二、氢原子光谱 1．光谱 (1)光谱 用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的________(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______，这样的光谱叫做线状谱． 有的光谱是连在一起的________，这样的光谱叫做连续谱． (3)氢原子光谱的实验规律 氢原子光谱是________谱． 巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1 λ ＝________，(n＝3，4，5，…)， R是里德伯常量，R＝1.10×107m－1，n为量子数． 核式结构模型正确的解释了α粒子散射实验的结果，但是，经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释氢原子光谱的分立特性． 三、玻尔理论

玻尔提出了自己的原子结构假说，成功的解释了原子的稳定性及氢原子光谱的分立特性． (1)轨道量子化：电子绕原子核运动的轨道的半径不是任意的，只有当半径的大小符合一定条件时，这样的轨道才是可能的．电子的轨道是量子化的．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)能量量子化：当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的能量．因此原子的能量是量子化的． 这些量子化的能量值叫做________．原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为________．能量最低的状态叫做________，其他的状态叫做________． 原子只能处于一系列不连续的轨道和能量状态中，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，保持稳定状态． (3)跃迁频率条件：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h ν＝________.(h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J ·s ) 四、氢原子的能级、半径公式 1．氢原子的能级和轨道半径 (1)氢原子的能级公式：E n ＝E 1 n 2(n ＝1，2，3，…)，其中E 1为基态能量，其数值为E 1＝－ 13.6 eV . (2)氢原子的半径公式：r n ＝n 2 r 1(n ＝1，2，3，…)，其中r 1为基态半径，又称玻尔半径， 其数值为r 1＝0.53×10－10 m . 方法技巧考点 能级跃迁与光谱线 1．对氢原子的能级图的理解 氢原子能级图的意义： (1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态．相邻横线间的距离不相等，表示相邻的能级差不等，量子数越大，相邻的能级差越小． (2)横线左端的数字“1，2，3…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.4…”表示氢原子的能级． (3)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：h ν＝E m －E n . 2．关于能级跃迁的五点说明 (1)当光子能量大于或等于13.6 eV 时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV ，氢原子电离后，电子具有一定的初动能． (2)电子动能：电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力，即k e 2 r ＝m v 2 r ，所以E k n ＝k e 2 2r n ， 随r 增大而减小． (3)电势能：当轨道半径减小时，静电力做正功，电势能减少；反之，轨道半径增大时，电势能增加． (4)原子能量：E n ＝E p n ＋E k n ＝E 1 n 2，随n 增大而增大，其中E 1＝－13.6 eV . (5)一群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：N ＝C 2 n ＝n （n －1） 2 . 3．原子跃迁的两种类型

(最新)2020年高考物理总复习 第63讲 氢原子光谱原子能级讲义

第63讲氢原子光谱原子能级 考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求氢原子光谱氢原子 的能级结构、能级公式 Ⅰ 弱项清单轨道跃迁时电子动能、电势能的变化关系，及一群与一个的区别. 知识整合 一、电子的发现 英国的物理学家________发现了电子．引发了对原子中正负电荷如何分布的研究． 二、氢原子光谱 1．光谱 (1)光谱 用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的________(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______，这样的光谱叫做线状谱． 有的光谱是连在一起的________，这样的光谱叫做连续谱． (3)氢原子光谱的实验规律 氢原子光谱是________谱． 巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1 λ ＝________，(n＝3，4，5，…)， R是里德伯常量，R＝1.10×107m－1，n为量子数． 核式结构模型正确的解释了α粒子散射实验的结果，但是，经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释氢原子光谱的分立特性． 三、玻尔理论

玻尔提出了自己的原子结构假说，成功的解释了原子的稳定性及氢原子光谱的分立特性． (1)轨道量子化：电子绕原子核运动的轨道的半径不是任意的，只有当半径的大小符合一定条件时，这样的轨道才是可能的．电子的轨道是量子化的．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)能量量子化：当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的能量．因此原子的能量是量子化的． 这些量子化的能量值叫做________．原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为________．能量最低的状态叫做________，其他的状态叫做________． 原子只能处于一系列不连续的轨道和能量状态中，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，保持稳定状态． (3)跃迁频率条件：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＝________.(h 是普朗克常量，h ＝6.63×10－34 J ·s ) 四、氢原子的能级、半径公式 1．氢原子的能级和轨道半径 (1)氢原子的能级公式：E n ＝E 1 n 2(n ＝1，2，3，…)，其中E 1为基态能量，其数值为E 1＝－ 13.6 eV . (2)氢原子的半径公式：r n ＝n 2 r 1(n ＝1，2，3，…)，其中r 1为基态半径，又称玻尔半径， 其数值为r 1＝0.53×10－10 m . 方法技巧考点 能级跃迁与光谱线 1．对氢原子的能级图的理解 氢原子能级图的意义： (1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态．相邻横线间的距离不相等，表示相邻的能级差不等，量子数越大，相邻的能级差越小． (2)横线左端的数字“1，2，3…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.4…”表示氢原子的能级． (3)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 . 2．关于能级跃迁的五点说明 (1)当光子能量大于或等于13.6 eV 时，也可以被处于基态的氢原子吸收，使氢原子电离；当处于基态的氢原子吸收的光子能量大于13.6 eV ，氢原子电离后，电子具有一定的初动能． (2)电子动能：电子绕氢原子核运动时静电力提供向心力，即k e 2 r 2＝m v 2 r ，所以E k n ＝k e 2 2r n ， 随r 增大而减小． (3)电势能：当轨道半径减小时，静电力做正功，电势能减少；反之，轨道半径增大时，电势能增加． (4)原子能量：E n ＝E p n ＋E k n ＝E 1 n 2，随n 增大而增大，其中E 1＝－13.6 eV . (5)一群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：N ＝C 2 n ＝n （n －1） 2 . 3．原子跃迁的两种类型

备考2019年高考物理一轮复习第十三章第1讲原子结构 氢原子光谱讲义

第1讲原子结构氢原子光谱 板块一主干梳理·夯实基础 【知识点1】氢原子光谱Ⅰ 1．原子的核式结构 (1)电子的发现：英国物理学家J.J.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的方向前进，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)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 巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式1 λ＝R? ? ? ? 1 22－ 1 n2，(n＝3,4,5，…)，R 是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1，n为量子数。 【知识点2】氢原子的能级结构、能级公式Ⅰ 1．玻尔理论 (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＝E m－E n。(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s) (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。 2．基态和激发态 原子能量最低的状态叫基态，其他能量较高的状态叫激发态。 3．氢原子的能级图

2020届高考物理一轮复习：第十三章 第1讲 原子结构 氢原子光谱(含解析)

板块三限时规范特训 时间：45分钟满分：100分 一、选择题(本题共10小题，每小题8分，共80分。其中1～6为单选，7～10为多选) 1．根据经典电磁理论，从卢瑟福原子模型可以得到的结论是() A．原子十分稳定，原子光谱是连续谱 B．原子十分稳定，原子光谱是线状谱 C．原子很不稳定，原子光谱是连续谱 D．原子很不稳定，原子光谱是线状谱 答案 C 解析按照经典电磁理论，加速运动的电子，要不断地向周围发射电磁波，发射的应该是连续谱，电子的能量不断减少，最后电子要落到原子核上，即原子不稳定，C正确。 2．对原子光谱，下列说法不正确的是() 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，是不连续的，A正确；由于各种原子的原子结构不同，各种原子都有自己的特征谱线，B错误，C正确；根据各种原子的特征谱线，分析物质发光的光谱，可鉴别物质中含哪些元素，D正确。 3．氢原子从能量为E1的较高激发态跃迁到能量为E2的较低激发态，设真空中的光速为c，则()

A ．吸收光子的波长为c (E 1－E 2)h B ．辐射光子的波长为c (E 1－E 2)h C ．吸收光子的波长为ch E 1－E 2 D ．辐射光子的波长为ch E 1－E 2 答案 D 解析 由玻尔理论的跃迁假设知，当氢原子由较高的能级向较低 的能级跃迁时辐射光子，由关系式hν＝E 1－E 2得ν＝E 1－E 2h 。又有λ ＝c ν，故辐射光子的波长为λ＝ch E 1－E 2 ，D 选项正确。 4．[2017·湖南永州二模]如图所示，图甲为氢原子的能级图，图乙为氢原子的光谱。已知谱线a 是氢原子从n ＝4的能级跃迁到n ＝2能级时的辐射光，谱线b 可能是氢原子在下列哪种跃迁情形时的辐射光( ) A ．从n ＝3的能级跃迁到n ＝2的能级 B ．从n ＝5的能级跃迁到n ＝2的能级 C ．从n ＝4的能级跃迁到n ＝3的能级 D ．从n ＝5的能级跃迁到n ＝3的能级

高中物理 第2章 原子结构 第4节 氢原子光谱与能级结构教师用书 鲁科版选修3-5

第4节氢原子光谱与能级结构 学习目标知识脉络 1.了解氢原子光谱的特点，知道巴尔末公式 及里德伯常量．(重点) 2．理解玻尔理论对氢原子光谱规律的解 释．(重点) 3．了解玻尔理论的局限性．(难点) 氢原子光谱 [先填空] 1．氢原子光谱的特点 (1)从红外区到紫外区呈现多条具有确定波长的谱线；Hα～Hδ的这n个波长数值成了氢原子的“印记”，不论是何种化合物的光谱，只要它里面含有这些波长的光谱线，就能断定这种化合物里一定含有氢． (2)从长波到短波，Hα～Hδ等谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性． 2．巴尔末公式 1λ＝R( 1 22 － 1 n2 )(n＝3,4,5，…)，其中R叫做里德伯常量，数值为R＝1.09677581×107m －1. [再判断] 1．氢原子光谱是不连续的，是由若干频率的光组成的．(√) 2．由于原子都是由原子核和核外电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的．(×) 3．由于不同元素的原子结构不同，所以不同元素的原子光谱也不相同．(√) [后思考] 氢原子光谱有什么特征，不同区域的特征光谱满足的规律是否相同？ 【提示】氢原子光谱是分立的线状谱．它在可见光区的谱线满足巴耳末公式，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． [核心点击]

氢光谱 巴尔末公式 1 λ＝R (122－1 n 2)(n ＝3,4,5,6，…) 式中n 只能取整数，最小值为3，里德伯常量R ＝ 1.10×107 m －1 规律 1 巴尔末线系的14条谱线都处于可见光区 2 在巴尔末线系中n 值越大，对应的波长λ越短，即n ＝3时，对应的波长最长 3 除了巴尔末系，氢原子光谱在红外区和紫外区的其他谱线也都满足与巴尔末公式类似的关系式 1．一群氢原子由n ＝3能级自发跃迁至低能级发出的谱线中属于巴尔末线系的有________条． 【解析】 在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n ＝2能级发光的谱线属于巴尔末线系．因此只有由n ＝3能级跃迁至n ＝2能级的1条谱线属巴尔末线系． 【答案】 1 2．根据巴耳末公式，指出氢原子光谱巴耳末线系的最长波长和最短波长所对应的n ，并计算其波长． 【解析】 对应的n 越小，波长越长，故当n ＝3时，氢原子发光所对应的波长最长． 当n ＝3时， 1 λ1＝1.10×107 ×? ?? ??122－132m －1 解得λ1＝6.55×10－7 m. 当n ＝∞时，波长最短，1λ＝R ? ????122－1n 2＝R ×14 ， λ＝4R ＝4 1.1×10 7 m ＝3.64×10－7 m. 【答案】 当n ＝3时，波长最长为6.55×10－7 m 当n ＝∞时，波长最短为3.64×10－7 m 巴尔末公式的应用方法及注意问题 (1)巴尔末公式反映氢原子发光的规律特征，不能描述其他原子． (2)公式中n 只能取整数，不能连续取值，因此波长也是分立的值． (3)公式是在对可见光区的四条谱线分析时总结出的，在紫外区的谱线也适用． (4)应用时熟记公式，当n 取不同值时求出一一对应的波长λ. 玻 尔 理 论 对 氢 光 谱 的 解 释

17年高考物理氢原子光谱知识点总结

17 年高考物理氢原子光谱知识点总结 只要同学们扎扎实实搞好复习，相信大家的学习能力一定会在原有基础上得到提高，下面是物理氢原子光谱知识点讲解，大家可以参考学习。 1、发射光谱：物质发光直接产生的光谱从实际观察到的物质发光的发射光谱可分为连续谱和线状谱。 (1) 连续谱：连续分布着的包含着从红光到紫光的各种色光的光谱。 产生：是由炽热的固体、液体、高压气体发光而产生的。 (2) 线状谱：只含有一些不连续的亮线的光谱，线状谱中的亮线叫谱线。 产生：由稀薄气体或金属蒸气( 即处于游离态下的原子) 发光而产生的，观察稀薄气体放电用光谱管，观察金属蒸气发光可把含有该金属原子的物质放到煤气灯上燃烧，即可使它们汽化后发光。 2、吸收光谱：高温物体发出的白光通过物质后，某些波长的光波被物质吸收后产生的光谱。 产生：由炽热物体( 或高压气体) 发出的白光通过温度较低的气体后产生。 例如：让弧光灯发出的白光通过低温的钠气，可以看到钠的吸收光谱。若将某种元素的吸收光谱和线状谱比较可以发现：各种原

子吸收光谱的暗线和线状谱和亮线相对应，即表明某种原子发出的光和吸收的光的频率是特定的，故吸收光谱和线状谱中的暗线比线状谱中的亮线要少一些。 3、光谱分析各种元素的原子都有自己的特征谱线，如果在某种物质的线状谱或吸收谱中出现了若干种元素的特征谱线，表明该物质中含有这种元素的成分，这种对物质进行化学组成的分析和鉴别的方法称为光谱分析。 其优点：灵敏、快捷、检查的最低量是10-10 克。 4、光谱分析的应用 (1) 光谱分析在科学技术中有着广泛的应用，例如，在检测半导体材料硅和锗是不是达到高纯度要求时，就要用到光谱分析。(2) 历史上，光谱分析还帮助人们发现了许多新元素，例如，铷和铯就是人们通过分析光谱中的特征谱线而发现的。 (3) 利用光谱分析可以研究天体的物质成分，19 世纪初在研究太阳光谱时，人们发现它的连续光谱中有许多暗线，通过仔细分析这些暗线，并把它们跟各种原子的特征谱线对照，人们知道了太阳大气层中含有氢、氦、氮、碳、氧、铁、镁、硅、钙、钠等几十种元素。 (4) 光谱分析还能鉴定食品的优劣。例如，通过分析茶叶的近红外光谱，测定其各种化学成分的含量，就可以鉴定茶叶的优劣、

高中物理第2章第4节氢原子光谱与能级结构学案鲁科版选修35053138

高中物理第2章第4节氢原子光谱与能级结构学案鲁科 版选修35053138 氢原子光谱与能级结构 1.氢原子光谱的特点之一是从红外区到紫外区呈现 多条具有确定波长的谱线Hα、Hβ、Hγ、Hδ等，这 些谱线可以帮助我们判断化合物中是否含有氢。 2．氢原子光谱的特点之二是从长波到短波，Hα～ Hδ等谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律 性，即1 λ＝R? ? ?? ? 1 22 － 1 n2( n＝3,4,5，6，…)。 3．玻尔理论的成功之处是引入了量子化的概念，解释了原子结构和氢原子光谱的关系。但在推导过程中仍采用了经典力学的方法，因此是一种半经典的量子论。

1．氢原子光谱的特点 (1)从红外区到紫外区呈现多条具有确定波长的谱线；H α～H δ的这几个波长数值成了氢原子的“印记”，不论是何种化合物的光谱，只要它里面含有这些波长的光谱线， 就能断定这种化合物里一定含有氢。 (2)从长波到短波，H α～H δ等谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性。 2．巴尔末公式 1 λ＝R ? ?? ??122－1n 2(n ＝3,4,5，…)，其中R 叫做里德伯常量，数值为R ＝1.096_775_81×107_m －1 。 3．玻尔理论对氢光谱的解释 (1)理论推导 按照玻尔原子理论，氢原子的电子从能量较高的能级跃迁到n ＝2的能级上时，辐射出 的光子能量应为hν＝E n －E 2，根据氢原子的能级公式E n ＝E 1n 2可得E 2＝E 1 22，由此可得hν＝－ E 1? ?? ??122－1n 2，由于c ＝λν，所以上式可写成1λ＝－E 1hc ? ????122－1n 2，把这个式子与巴尔末公式比 较，可以看出它们的形式是完全一样的，并且R ＝－E 1hc ，计算出－E 1hc 的值为1.097×107 m －1 与里德伯常量的实验值符合得很好。这就是说，根据玻尔理论，不但可以推导出表示氢原子光谱规律性的公式，而且还可以从理论上来计算里德伯常量的值。 由此可知，氢原子光谱的巴尔末系是电子从n ＝3,4,5,6，…能级跃迁到n ＝2的能级时辐射出来的。其中H α～H δ在可见光区。 (2)玻尔理论的成功和局限性 成功 之处 冲破了能量连续变化的束缚，认为能量是量子化的 根据量子化能量计算光的发射频率和吸收频率 局限性 利用经典力学的方法推导电子轨道半径，是一种半经典的量子论 1．自主思考——判一判 (1)氢原子光谱是不连续的，是由若干频率的光组成的。(√)

氢原子光谱高考试题整理

氢原子光谱、氢原子的能级结构、能级公式高考试题 （2013高考江苏物理第12B 题）根据玻尔原子结构理论，氦离子 .： . cc - （He + ）的能级图如图所示。电子处在n=3轨道上比处在n=5轨道r 、 5 -------------- 218 上离氦核的距离 ▲ （选填“近”或“远”当大量He + 处在n=4 4 ------------- 左 40 1 ------------- ■百 04 的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有—▲ 条。 2 --------- -116 解析：电子处在n=3轨道上比处在n=5轨道上离氦核的距离 I ----------------- 54.4 近。当大量 He +处在n=4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有 3+2+仁6条。答案为：近 6 ［2014山东卷］【物理35】（1）氢原子能级如图所示，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，填正确答案标号） 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 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 39. （1）cd ［解析］⑴由氢原子能级图可知氢原子从 n =2跃迁到n = 1的能级的能级差大于从 n =3 跃迁到n = 2的能级的能级差，根据|E n — E m |= h V 和 尸可知，|E n — E m |= h ：，选项a 错误； 同理从n =1跃迁到n = 2的能级需要的光子能量大约为从 n =3跃迁到n =2的能级差的五倍 左右，对应光子波长应为从 n =3跃迁到n = 2的能级辐射光波长的五分之一左右，选项 b 错误；氢原子从n =3跃迁到n = 1的能级的能级差最多有三种情况， 即对应最多有三种频率 的光谱线，选项c 正确；氢原子在不同能级间跃迁必须满足 |E n — E m |= h ：，选项d 正确. ［2014浙江卷］（2）玻尔氢原子模型成功解释了氢原子光谱的实验规律，氢原子能级图 如图2所示，当氢原子从 n = 4的能级跃迁到n = 2的能级时，辐射出频率为 ____________________________ Hz 的 光子.用该频率的光照射逸出功为 2.25 eV 的钾表面，产生的光电子的最大初动能为 _______ eV. n EUV 斗 -0.85 3 ----- L51 2—— 3.4 1 13.6

2019-2020年高中物理 第2章 原子结构 2.4 氢原子光谱与能级结构教案 鲁科版选修3-5

2019-2020年高中物理第2章原子结构 2.4 氢原子光谱与能级结构教案 鲁科版选修3-5 三维教学目标 1、知识与技能 （1）了解光谱的定义和分类； （2）了解氢原子光谱的实验规律，知道巴耳末系； （3）了解经典原子理论的困难。 2、过程与方法：通过本节的学习，感受科学发展与进步的坎坷。 3、情感、态度与价值观：培养我们探究科学、认识科学的能力，提高自主学习的意识。 教学重点：氢原子光谱的实验规律。 教学难点：经典理论的困难。 教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。 教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备。 （一）引入新课 粒子散射实验使人们认识到原子具有核式结构，但电子在核外如何运动呢？它的能量怎样变化呢？通过这节课的学习我们就来进一步了解有关的实验事实。 （二）进行新课 1、光谱（结合课件展示） 早在17世纪，牛顿就发现了日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做光谱。（如图所示） 光谱是电磁辐射（不论是在可见光区域还是在不可见光区域）的波长成分和强度分布的记录。有时只是波长成分的记录。 （1）发射光谱 物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。 发射光谱可分为两类：连续光谱和明线光谱。 问题：什么是连续光谱和明线光谱？（连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱。只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱。明线光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光） 炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱。例如白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱。如图所示。 稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱。明线光谱是由游离状态的原子发射的，

2019年高考物理一轮规范练习：第12章 第1讲 光电效应 原子结构 氢原子光谱(含解析)

配餐作业　光电效应　原子结构　氢原子光谱 A组·基础巩固题 1．关于光电效应，下列表述正确的是( ) A．光照时间越长，光电流越大 B．入射光频率大于极限频率时就能产生光电子 C．入射光足够强，就可以有光电流 D．不同的金属逸出功都是一样的 解析　光电流的大小与入射光的强度有关，与光照射的时间长短无关，故A项错误；发生光电效应的条件是入射光频率大于极限频率，故B项正确；能否发生光电效应与入射光的强度无关，入射光足够强，不一定能产生光电流，故C项错误；不同的金属逸出功是不同的，故D项错误。 答案　B 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图中的( ) 　A． B． C． D. 解析　本题考查学生对α粒子散射实验现象的定性认识。由教材中讲述的实验现象可知，只有D项符合题意。 答案　D 3．关于物质的波粒二象性，下列说法不正确的是( ) A．不仅光子具有波粒二象性，一切运动的微粒都具有波粒二象性 B．运动的微观粒子与光子一样，当它们通过一个小孔时，都

没有特定的运动轨道 C．波动性和粒子性，在宏观现象中是矛盾的、对立的，但在微观高速运动的现象中是统一的 D．实物的运动有特定的轨道，所以实物不具有波粒二象性 解析　光具有波粒二象性是微观世界具有的特殊规律，大量光子运动的规律表现出光的波动性，而单个光子的运动表现出光的粒子性。光的波长越长，波动性越明显，光的频率越高，粒子性越明显。而宏观物体的德布罗意波的波长太小，实际很难观察到波动性，不是不具有波粒二象性，D项错误。 答案　D　 4．(多选)用极微弱的可见光做双缝干涉实验，随着时间的增加，在照相底片上先后出现如图甲、乙、丙所示的图像，则( ) A．图像甲表明光具有粒子性 B．图像乙表明光具有波动性 C．用紫外线观察不到类似的图像 D．实验表明光是一种概率波 解析　图像甲曝光时间短，通过光子数很少，呈现粒子性。图像乙曝光时间长，通过了大量光子，呈现波动性，故A、B项正确；同时也表明光波是一种概率波，故D项也正确；紫外线本质和可见光本质相同，也可以发生上述现象，故C项错误。 答案　ABD