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张)

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 1 1 λ ＝R(22－n2) 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：
1 1 1 赖曼线系(在紫外区)：λ ＝R12－n2(n＝2,3,4，…) 1 1 1 帕邢线系(在红外区)：λ ＝R32－n2(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6.55×10－7 m
1 1 1 下列关于巴尔末公式 λ ＝R 22－n2 的理解，正确的
(
)
课堂讲义
答案 解析
AC 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
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
(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
1 1 1 针对训练2 关于氢原子光谱的巴尔末公式 λ ＝R 22－n2 (n＝
当n＝∞时，波长最短为3.64×10－7 m.
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．
1 1 －1 1 7 当n＝3时， ＝1.10×10 ×22－32 m λ1
解得λ1＝6.55×10－7 m.
1 1 1 1 － 当n＝∞时，波长最短， λ ＝R 22 n2 ＝R× ， 4
3,4,5，…)，下列说法正确的是
(
)
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
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．
1 2．巴尔末公式： λ ＝ 做 里德伯常量
1 1 R22－n2
(n＝3,4,5，…)其中R叫
－
，其值为R＝1.096 775 81×107 m 1.
预习导学
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 的线系． n＝2 的能级得到
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.
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 E1 E1 光子能量hν＝En－E2，又En＝ ，E2＝ 2 ，由此可得hν＝－ E2 2
1 1 c 1 E1 1 1 E122－n2，由于ν＝λ，所以上式可写作 λ ＝－hc22－n2，此
课堂讲义
【例 2】
1 1 1 氢原子光谱的巴尔末公式是λ ＝R22－n2(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
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．
预习导学
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 ．
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．
4 4 －7 λ＝R＝ m ＝ 3.64 × 10 m. 7 1.1×10
课堂讲义
借题发挥
Байду номын сангаас
在计算氢原子发出的某一线系的光的波长时，需首
1 1 1 先明确为哪一线系，选用相应的公式 λ ＝R a2－n2 ，n的取值只
能为整数且大于a.
课堂讲义
针对训练1 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
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 .
课堂讲义
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．
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．