【创新设计】2014-2015学年高二物理鲁科版选修3-5课件：2.4 氢原子光谱与能级结构 (20

高中物理·选修3-5·鲁科版第2章原子结构第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．2．巴尔末公式：1λ＝(n＝3,4,5，…)其中R叫做，其值为R＝1.09677581×107m－1.一、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的谱线；(2)从长波到短波，Hα～Hδ等谱线间的距离，表现出明显的．预习导学波长越来越小规律性R122－1n2里德伯常量二、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.的关系，但无法计算光谱的，对于其他元素更为复杂的光谱，理论与实验.预习导学n＝2光谱强度差别很大一、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2－4－1所示．课堂讲义图2－4－1课堂讲义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：1λ＝R(122－1n2)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．课堂讲义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112－1n2(n＝2,3,4，…)帕邢线系(在红外区)：1λ＝R132－1n2(n＝4,5,6，…)课堂讲义【例1】根据巴尔末公式，指出氢原子光谱在可见光范围内最长波长和最短波长所对应的n，并计算其波长．答案当n＝3时，波长最长为6.55×10－7m当n＝∞时，波长最短为3.64×10－7m.课堂讲义解析对应的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，1λ1＝1.10×107×122－132m－1解得λ1＝6.55×10－7m.当n＝∞时，波长最短，1λ＝R122－1n2＝R×14，λ＝4R＝41.1×107m＝3.64×10－7m.课堂讲义借题发挥在计算氢原子发出的某一线系的光的波长时，需首先明确为哪一线系，选用相应的公式1λ＝R1a2－1n2，n的取值只能为整数且大于a.课堂讲义针对训练1下列关于巴尔末公式1λ＝R122－1n2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课堂讲义答案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．课堂讲义二、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＝E1E2，E2＝E122，由此可得hν＝－E1122－1n2，由于ν＝cλ，所以上式可写作1λ＝－E1hc122－1n2，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．课堂讲义2．成功方面(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．课堂讲义(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122－1n2(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人为规定的课堂讲义答案C课堂讲义解析巴尔末公式只确定了氢原子发光中的一个线系波长，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发出的光，故D错误．巴尔末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴尔末线系，故A、B错误，C正确．课堂讲义借题发挥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，因此波长也只是分立的值．(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.课堂讲义A．玻尔理论中氢原子从高能级向n＝2能级跃迁时，放出的光谱线与巴尔末公式计算出的光谱线一致B．氢原子从n＝2,3,4，…能级向n＝1能级跃迁时，放出的光谱线亦满足巴尔末公式C．巴尔末公式能用来解释所有原子光谱规律D．用巴尔末公式计算出的光谱线均在可见光范围内答案A针对训练2关于氢原子光谱的巴尔末公式1λ＝R122－1n2(n＝3,4,5，…)，下列说法正确的是()再见