2.4 氢原子光谱与能级结构 学案 (1)

第4讲　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． INCLUDEPICTURE "E:\\杨营\\2015\\同步\\物理\\创新设计\\创新鲁科3-5\\全书完整的Word版文档\\预习导学.TIF" \ MERGEFORMAT 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，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：＝R(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. INCLUDEPICTURE "E:\\杨营\\2015\\同步\\物理\\创新设计\\创新鲁科3-5\\全书完整的Word版文档\\课堂讲义.TIF" \ MERGEFORMAT 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． INCLUDEPICTURE "E:\\杨营\\2015\\同步\\物理\\创新设计\\创新鲁科3-5\\全书完整的Word版文档\\L144.TIF" \ MERGEFORMAT 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： ＝R(－) 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)：＝R(n＝2,3,4，…) 帕邢线系(在红外区)：＝R(n＝4,5,6，…) 例1　下列关于巴尔末公式＝R的理解，正确的是(　　) A．此公式是巴尔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的光谱 C．公式中n只能取不小于3的整数值，故氢原子光谱是分立的光谱 D．公式不但适用于氢原子的光谱，也适用于其他原子的光谱 答案　AC 解析　此公式是巴尔末在研究氢原子光谱在可见光区的14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，故氢原子光谱是分立的光谱，故A、C对，B、D错． 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＝En－E2，又En＝，E2＝，由此可得hν＝－E1，由于ν＝，所以上式可写作＝－，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＝R(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 B．巴尔末公式反映了氢原子发光的连续性 C．巴尔末依据对氢原子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所有光谱的波长，其波长的分立值不是 ... ...