2021届高中物理新教材同步选择性必修第三册 第4章 4 第2课时　玻尔理论对氢光谱的解释　氢原子能级跃迁.pdfVIP

第2课时玻尔理论对氢光谱的解释氢原子能级跃迁

[学习目标]1.能用玻尔理论解释氢原子光谱．了解玻尔理论的不足之处和原因.2.进一步加

深对玻尔理论的理解，会计算原子跃迁过程中吸收或放出光子的能量.3.知道使氢原子电离的

方式并能进行有关计算．

一、玻尔理论对氢光谱的解释

1．氢原子能级图(如图1所示)

图1

2．解释巴耳末公式

巴耳末公式中的正整数n和2正好代表能级跃迁之前和跃迁之后所处的定态轨道的量子数n

和2.

3．解释气体导电发光

通常情况下，原子处于基态，非常稳定，气体放电管中的原子受到高速运动的电子的撞击，

有可能向上跃迁到激发态，处于激发态的原子是不稳定的，会自发地向能量较低的能级跃迁，

放出光子，最终回到基态．

4．解释氢原子光谱的不连续性

原子从较高的能级向低能级跃迁时放出的光子的能量等于前后两个能级之差，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．

5．解释不同原子具有不同的特征谱线

不同的原子具有不同的结构，能级各不相同，因此辐射(或吸收)的光子频率也不相同．

二、玻尔理论的局限性

1．成功之处

玻尔的原子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，成功解释了氢

原子光谱的实验规律．

2．局限性

保留了经典粒子的观念，仍然把电子的运动看作经典力学描述下的轨道运动．

3．电子云

原子中的电子没有确定的坐标值，我们只能描述某时刻电子在某个位置出现概率的多少，把

电子这种概率分布用疏密不同的点表示时，这种图像就像云雾一样分布在原子核周围，故称

电子云．

1．判断下列说法的正误．

(1)处于基态的氢原子可以吸收11eV的光子而跃迁到能量较高的激发态．(×)

(2)处于n＝2激发态的氢原子可以吸收11eV的光子而发生电离．(√)

(3)处于低能级的原子只有吸收光子才能跃迁到激发态．(×)

(4)玻尔的原子模型成功地引入了量子化观念，是一种完美的原子结构模型．(×)

(5)玻尔的原子模型也具有局限性，因为它保留了过多的经典粒子的观念．(√)

2.如图2为氢原子的能级图，则电子处在n＝4轨道上比处在n＝3轨道上离核的距离

______(填“远”或“近”)．当大量氢原子处在n＝3的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有______

条．放出的光子的最大能量为________eV.

图2

答案远312.09

一、玻尔理论对氢光谱的解释

1．氢原子能级图(如图3所示)

图3

2．能级跃迁：处于激发态的原子是不稳定的，它会自发地向较低能级跃迁，经过一次或几次

跃迁到达基态．所以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为N＝

C＝.

3．光子的发射：原子由高能级向低能级跃迁时以光子的形式放出能量，发射光子的频率由下

式决定．

hν＝E－E(E、E是始末两个能级且mn)，

mnmn

能级差越大，发射光子的频率就越高．

4．光子的吸：原子只能吸收一些特定频率的光子，原子吸收光子后会从较低能级向较高能

级跃迁，吸收光子的能量仍满hν＝E－E(mn)．

mn

(多选)(2020·河北高二期中)我国自主研发的氢原子钟现已运用于中国的北斗导航系统

中，它通过氢原子能级跃迁而产生的电磁波校准时钟．氢原子能级如图4所示．下列说法正

确的是()

图4

A．用10eV的光子照射处于基态的氢原子可以使处于基态的氢原子发生跃迁

B．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时可辐射6种不同频率的光子

C．现用光子能量介于10～12.9eV范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，在照射光中可

能被吸收的光子能量只有3种

D．E4跃迁到E2时产生的光子a与E5跃迁到E3时产生的光子b的能量之比为97∶255

答案BC

解析处于基态的氢原子，在照射光中吸收10.2eV的光子能量