专题133 原子结构 氢原子光谱教学案 2017年高考物理一轮复习资料原卷版

图1第3课时 原子结构 氢原子光谱 导学目标 1.理解玻尔理论对氢原子光谱的解释.2.掌握氢原子的能级公式并能灵活应用，会用氢原子能级图求解原子的能级跃迁问题．一、原子的核式结构模型[基础导引]判断下列说法的正误：(1)汤姆孙首先发现了电子，并测定了电子电荷量，且提出了“枣糕”式原子模型( )(2)卢瑟福做α粒子散射实验时发现α粒子绝大多数穿过，只有少数发生大角度偏转( )(3)α粒子散射实验说明了原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上 ( )(4)卢瑟福提出了原子“核式结构”模型，并解释了α粒子发生大角度偏转的原因 ( )[知识梳理]1．电子的发现：1897年，英国物理学家汤姆孙通过对阴极射线的研究发现了电子．2．原子的核式结构(1)α粒子散射实验的结果绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但______α粒子发生了大角度偏转，________α粒子甚至被撞了回来，如图1所示．(2)卢瑟福的原子核式结构模型 在原子的中心有一个很小的核，叫__________，原子的所有正电荷和几乎____________都集中在原子核里，带负电的________在核外绕核旋转．(3)原子核的尺度：原子核直径的数量级为________ m ，原子直径的数量级约为________ m.二、氢原子光谱[基础导引]对原子光谱，下列说法正确的是 ( )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 ．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[知识梳理]1．线状谱、连续谱、吸收谱的产生(1)线状谱：由稀薄气体或金属蒸气所发出的光谱为线状光谱，不同元素的谱线不同，又称为原子的特征谱线．(2)连续谱：由炽热固体、液体及高压气体发光所发射的光谱均为连续光谱．(3)吸收谱：连续光谱中某波长的光波被吸收后出现的暗线．太阳光谱就是典型的吸收光谱．2．光谱分析：利用每种原子都有自己的特征谱线可以用来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度很高．在发现和鉴别化学元素上有着重大的意义．特别提醒光谱的分类三、玻尔原子模型、能级[基础导引]玻尔在他提出的原子模型中所做的假设有________．①原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子绕核运动，但不向外辐射能量②原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的③电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子④电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率[知识梳理]1．玻尔原子模型(1)轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子绕核运动的可能轨道是____________的．(2)定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是____________的．这些具有确定能量的稳定状态称为定态，在各个定态中，原子是________的，不向外辐射能量．(3)跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要________或________一定频率的光子，光子的能量等于两个状态的__________，即hν＝________.2．能级：在玻尔理论中，原子各个可能状态的________叫能级．3．基态和激发态：原子能量________的状态叫基态，其他能量(相对于基态)较高的状态叫激发态．4．量子数：现代物理学认为原子的可能状态是__________的，各状态可用正整数1,2,3，…表示，叫做量子数，一般用n表示．5．氢原子的能级和轨道半径(1)氢原子半径公式r n＝________r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径，也称为玻尔半径，r1＝____________ m.(2)氢原子能级公式E n＝________E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为氢原子基态的能量值，E1＝________ eV.考点一原子结构与α粒子散射实验典例剖析例1(1)卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔实验，获得了重要发现，关于α粒子散射实验的结果，下列说法正确的是() A．证明了质子的存在B．证明了原子核是由质子和中子组成的C．证明了原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在一个很小的核里D．说明了原子中的电子只能在某些轨道上运动(2)英国物理学家卢瑟福用α粒子轰击金箔，发现了α粒子的散射现象．下列图中，O表示金原子核的位置，则能正确表示该实验中经过金原子核附近的α粒子的运动轨迹的是图中的()跟踪训练1在卢瑟福进行的α粒子散射实验中，少数α粒子发生大角度偏转的原因是() A．正电荷在原子中是均匀分布的B．原子的正电荷和绝大部分质量集中在一个很小的核上C．原子中存在着带负电的电子D．原子核中有中子存在考点二氢原子能级图及原子跃迁问题考点解读氢原子的能级图(如图2所示)图2(1)能级图中的横线表示氢原子可能的能量状态——定态．(2)横线左端的数字“1,2,3…”表示量子数，右端的数字“－13.6，－3.40…”表示氢原子的能级．(3)相邻横线间的距离，表示相邻的能级差，量子数越大，相邻的能级差越小．(4)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.特别提醒 1.能级越高，量子数越大，轨道半径越大，电子的动能越小，但原子的能量肯定随能级的升高而变大．2．原子跃迁发出的光谱线条数N＝C2n＝n(n－1)2，是一群氢原子，而不是一个．典例剖析图3图4 例2 如图3为氢原子能级图，可见光的光子能量范围约为1.61～3.10 eV ，则下列说法正确的是 ( )A ．大量处在n ＝3能级的氢原子向n ＝2能级跃迁时，发出的光是紫外线B ．大量处在n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁过程中会发出红 外线C ．大量处在n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，最容易表现出衍射现象的是由n ＝4向n ＝3能级跃迁辐射出的光子D ．用能量为10.3 eV 的电子轰击，可以使基态的氢原子受激发思维突破 1.一个原子和一群原子的区别：一个氢原子只有一个电子，在某个时刻电子只能在某一个可能的轨道上，当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道上时，可能情况有多种C 2n ＝n (n －1)2，但产生的跃迁只有一种．而如果是大量的氢原子，这些原子的核外电子跃迁时就会出现所有的可能情况．2．入射光子和入射电子的区别：若是在光子的激发下引起原子跃迁，则要求光子的能量必须等于原子的某两个能级差；若是在电子的碰撞下引起的跃迁，则要求电子的能量必须大于或等于原子的某两个能级差．两种情况有所区别．跟踪训练2 某光电管的阴极为金属钾制成的，它的逸出功为2.21eV ，如图4是氢原子的能级图，一群处于n ＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，辐射的光照射到该光电管的阴极上，这束光中能使金属钾发生光电效应的光谱线条数是 ( )A ．2条B ．4条C ．5条D ．6条考点三 与能级相关的计算 典例剖析例3 (2010·海南·19)(1)能量为E i 的光子照射基态氢原子，刚好可使该原子中的电子成为自由电子．这一能量E i 称为氢的电离能．现用一频率为ν的光子从基态氢原子中击出了一电子，该电子在远离核以后速度的大小为________(用光子频率ν、电子质量m 、氢原子的电离能E i 和普朗克常量h 表示)．(2)氢原子在基态时轨道半径r 1＝0.53×10－10 m ，能量E 1＝－13.6 eV ，求氢原子处于基态时：①电子的动能；②原子的电势能；③用波长是多少的光照射可使基态氢原子电离？跟踪训练3 (2011·江苏·12C(2))按照玻尔原子理论，氢原子中的电子离原子核越远，氢原子的能量________(选填“越大”或“越小”)．已知氢原子的基态能量为E 1(E 1<0)，电子质量为m ，基态氢原子中的电子吸收一频率为ν的光子被电离后，电子速度大小为________(普朗克常量为h )．18.不明确玻尔理论中能级值的意义例4 已知氢原子基态的能量是E 1.一群处于n ＝4能级的氢原子自发跃迁，能释放6种光子，求其中频率最小的光子的能量．误区警示 不明确氢原子能级值的意义及各能级高低的关系，误认为E 1为正值且最大，出现了以下的错解：根据E n ＝E 1n 2，得E 4＝E 116，E 3＝E 19，由能级跃迁公式得：ΔE ＝E 3－E 4＝7E 1144. 正确解析 氢原子从n ＝4能级自发跃迁，释放出能量最小的光子是由n ＝4能级跃迁到n ＝3能级放出的光子E n 、E 4、E 3的求解如上，ΔE ＝E 4－E 3＝－7E 1144. 答案 －7E 1144正本清源 (1)氢原子核外电子处于无穷远处时的能量最高(E ∞＝0)，处于基态时能量最低为E 1＝－13.6 eV ，处于基态的氢原子吸收光子后跃迁到能量较高的激发态，所以处于较高激发态上的能级值大于基态，但都为负值.,(2)对于氢原子在跃迁时辐射和吸收光子的频率或波长的计算，首先由能级的高低或轨道半径的大小确定是吸收还是放出光子，然后由玻尔理论E m －E n ＝hν，求ν.A 组 α粒子散射实验与原子核式结构模型1．(2011·上海单科·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 ( )2．(2011·天津理综·1)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B 组 能级与能级跃迁3．原子处于基态时最稳定，处于较高能级时会自发地向较低能级跃迁，用n 表示氢原子 所处能级状态的量子数，N 表示由该能级状态发生跃迁时可能发出的不同波长的光谱线的数目，则 ( )A ．当n ＝1时，N ＝1B ．当n ＝2时，N ＝2C．当n＝3时，N＝3 D．当n＝4时，N＝44．设氢原子由n＝3的状态向n＝2的状态跃迁时放出能量为E、频率为ν的光子．氢原子() A．跃迁时可以放出或吸收能量为任意值的光子B．由n＝2的状态向n＝1的状态跃迁时放出光子的能量大于EC．由n＝3的状态向n＝1的状态跃迁时放出光子的能量等于6.4ED．由n＝4的状态向n＝3的状态跃迁时放出光子的频率大于ν图1图2 图3课时规范训练(限时：45分钟)一、选择题1. 如图1所示为卢瑟福做α粒子散射实验装置的示意图，荧光屏和显微镜一起分别放在图中的A 、B 、C 、D 四个位置时，下述对观察到的现象的说法中正确的是 ( )A ．放在A 位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B ．放在B 位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A 位置时稍少些C ．放在C 、D 位置时，屏上观察不到闪光D ．放在D 位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少2．有关氢原子光谱的说法正确的是 ( )A ．氢原子的发射光谱是连续谱B ．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光子C ．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的D ．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关3．仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的不连续的亮线，其原因是 ( )A ．氢原子只有几个能级B ．氢原子只能发出平行光C ．氢原子有时发光，有时不发光D ．氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应的光的频率也是不连续的4．氢原子的部分能级如图2.氢原子吸收以下能量的光子可以从基态跃迁到n ＝2能级的是 ( )A ．10.2 eVB ．3.4 eVC ．1.89 eVD ．1.51 eV5. 如图3为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n ＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干不同频率的光．关于这些光，下列说法正确的是 ( )A ．最容易表现出衍射现象的光是由n ＝4能级跃迁到n ＝1能级产生的B ．频率最小的光是由n ＝2能级跃迁到n ＝1能级产生的C ．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光D ．用n ＝2能级跃迁到n ＝1能级辐射出的光照射逸出功为6.34 eV 的金属铂能发生光电效应6．关于原子和原子核，下列说法正确的有 ( )图4 A ．汤姆孙发现电子后猜想出原子内的正电荷集中在很小的核内B ．α粒子散射实验中少数α粒子发生了较大偏转是卢瑟福猜想原子核式结构模型的主要依据之一C ．原子半径的数量级是10－15 m D ．玻尔原子理论无法解释较复杂原子的光谱现象，说明玻尔提出的原子定态概念是错误的7．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4所示)可判断( )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8．(2010·重庆理综·19)氢原子部分能级的示意图如图5所示．不图5处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为( )A ．红、蓝-靛B ．黄、绿C ．红、紫D ．蓝-靛、紫9．(2010·新课标·34(1))用频率为ν0的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为ν1、ν2、ν3的三条谱线，且ν3>ν2>ν1，则 ( )A ．ν0<ν1B ．ν3＝ν2＋ν1C ．ν0＝ν1＋ν2＋ν3 D.1ν1＝1ν2＋1ν310. 氢原子的能级如图6所示，已知可见光的光子能量范围约为1.62 eV ～3.11 eV ，下列说错误的是 ( )图6A．处于n＝3能级的氢原子可以吸收任意频率的紫外线，并发生电离B．大量氢原子从高能级向n＝3能级跃迁时，发出的光具有显著的热效应C．大量处于n＝4能级的氢原子向低能级跃迁时，可能发出6种不同频率的光D．大量处于n＝2能级的氢原子被hν＝3.11 eV的可见光照射时，能发生电离二、非选择题11．(2010·山东理综·38(1))大量氢原子处于不同能量激发态，发生跃迁时放出三种不同能量的光子，其能量值分别是：1.89 eV、10.2 eV、12.09 eV.跃迁发生前这些原子分布在________个激发态能级上，其中最高能级的能量值是________eV(基态能量为－13.6 eV)．12．已知金属钨的逸出功W0＝4.54 eV.氢原子的能级图如图7所示．有一群处于n＝3能级的氢原子，用辐射出的最大频率的光子照射金属钨，产生光电子的最大初动能是多少？13．如图8所示，氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射出能量为2.55 eV的光子．问：图8(1)最少要给基态的氢原子提供多少电子伏特的能量，才能使它辐射出上述能量的光子？(2)请在图中画出获得该能量后的氢原子可能的辐射跃迁图．复习讲义基础再现一、基础导引(1)×(2)√(3)√(4)√知识梳理 2.(1)少数极少数.(2)原子核所有质量电子(3)10－1510－10二、基础导引ACD三、基础导引①②③知识梳理 1.(1)不连续(2)不连续稳定(3)吸收放出能量差E2－E1 2.能量值 3.最低 4.不连续 5.(1)n20.53×10－10(2)1n2－13.6 课堂探究例1(1)C(2)B跟踪训练1B例2BCD跟踪训练2 B例3(1)2(hν－E i)m(2)①13.6 eV②－27.2 eV③0.914×10－7 m跟踪训练3越大2(hν＋E1)m分组训练1．D 2.C3．C4．BC课进规范训练1．AD2．BC3．D4．A5．D6．B7．B8．A9．B10．D11．2－1.5112．7.55 eV13．12.75 eV见解析图解析氢原子从n＞2的某一能级跃迁到n＝2的能级，辐射光子的频率应满足hν＝E n－E2＝2.55 eVE n＝hν＋E2＝－0.85 eV，所以n＝4基态氢原子要跃迁到n＝4的能级，应提供的能量为：ΔE＝E4－E1＝12.75 eV(2)辐射跃迁图如图所示11。

3 氢原子光谱[目标定位] 1.了解光谱、连续谱和线状谱等概念.2.知道氢原子光谱的实验规律.3.知道经典物理的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱分立特征．一、光谱1．定义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．分类(1)线状谱：由一条条的亮线组成的光谱．(2)连续谱：由连在一起的光带组成的光谱．3．特征谱线各种原子的发射光谱都是线状谱，且不同原子的亮线位置不同，故这些亮线称为原子的特征谱线．4．光谱分析由于每种原子都有自己的特征谱线，可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法称为光谱分析，它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10－10_g时就可以被检测到．【深度思考】物质的光谱按其产生方式不同可分为两大类：发射光谱和吸收光谱，线状谱、连续谱和太阳光谱分别属于哪类光谱？答案(1)发射光谱——物体直接发出的光通过分光后产生的光谱．它分为连续谱和明线光谱(线状谱)．①连续谱——由连续分布的一切波长的光组成的光谱．炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱，如灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续谱．②线状谱——只含有一些不连续的亮线的光谱．各种原子的发射光谱(由稀薄气体发出)都是线状谱．每种原子都有自己的特征谱线，不同元素线状谱不同．(2)吸收光谱——高温物体发出的白光通过温度较低的物质时，某些波长的光被该物质吸收后产生的光谱．这种光谱的特点是在连续的背景上有若干条暗线．这些暗线与特征谱线相对应．太阳光谱是一种吸收光谱．【例1】(多选)关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是( )A．发射光谱包括连续谱和线状谱B．太阳光谱是连续谱，氢光谱是线状谱C．只有线状谱可用作光谱分析D．光谱分析帮助人们发现了许多新元素解析光谱分为发射光谱和吸收光谱，发射光谱分为连续谱和线状谱，A正确；太阳光谱是吸收光谱，B错误；线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析，C错误；光谱分析可以精确分析物质中所含元素，并能发现新元素，D正确．答案AD光谱分析只能用特征谱线来分析，每种原子都有自己的特征谱线，不同元素线状谱不同，因此可用来分析物质中所含元素．针对训练1 (多选)关于光谱，下列说法中正确的是( )A．炽热的液体发射连续谱B．线状谱和吸收光谱都可以对物质进行光谱分析C．太阳光谱中的暗线，说明太阳中缺少与这些暗线相对应的元素D．发射光谱一定是连续谱答案AB解析炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱，故A正确；线状谱和吸收光谱都可以用来进行光谱分析，B正确；太阳光谱中的暗线说明太阳大气中含有与这些暗线相对应的元素，C错误；发射光谱有连续谱和线状谱，D错误．二、氢原子光谱的实验规律1．研究光谱的意义光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的一条重要途径．2．巴耳末公式巴耳末研究发现，氢原子在可见光区的四条谱线的波长能够用一个公式表示即巴耳末公式：1λ＝R(122－1n2)，n＝3，4,5…，式中R叫做里德伯常量，R＝1.10×107 m－1.它确定的这一组谱线称为巴耳末系．式中的n只能取整数，不能连续取值．【例2】 (多选)下列关于巴耳末公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2的理解，正确的是( ) A ．此公式是巴耳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，也适用于其他原子的光谱解析 此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的4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，故氢原子光谱是线状谱．答案 AC针对训练2 氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为( )A.59B.49C.79D.29答案 A解析 由巴耳末公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2 n ＝3,4,5，… 当n →∞时，有最小波长λ1，1λ1＝R 122， 当n ＝3时，有最大波长λ2，1λ2＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－132，得λ1λ2＝59. 三、经典理论的困难1．核式结构模型的成就：正确地指出了原子核的存在，很好的解释了α粒子散射实验．2．经典理论的困难：既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱 的分立特征.1．(光谱和光谱分析)(多选)关于太阳光谱，下列说法正确的是( )A ．太阳光谱是吸收光谱B ．太阳光谱中的暗线，是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后产生的C．根据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成D．根据太阳光谱中的暗线，可以分析地球大气层中含有哪些元素答案AB解析太阳光谱是吸收光谱．因为太阳是一个高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收，从而使我们观察到的太阳光谱是吸收光谱，所以分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，而某种物质要观察到它的吸收光谱，要求它的温度不能太低，但也不能太高，否则会直接发光，由于地球大气层的温度很低，所以太阳光通过地球大气层时不会被地球大气层中的物质原子吸收，故上述选项中正确的是A、B.2．(光谱和光谱分析)利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析，下列说法正确的是( )A．利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分B．利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分C．高温物体发出的光通过物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分D．同一种物质的线状谱与吸收光谱上的暗线由于光谱的不同，它们没有关系答案 B解析由于高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，故A项错误；某种物质发光的线状谱中的明线是与某种原子发出的某频率的光有关，通过这些亮线与原子的特征谱线对照，即可确定物质的组成成分，B项正确；高温物体发出的光通过物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线由所经过的物质决定，C项错误；某种物质发出某种频率的光，当光通过这种物质时它也会吸收这种频率的光，因此线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，D项错误．3．(氢原子光谱的实验规律)(多选)巴耳末通过对氢原子光谱的研究总结出巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)，n＝3,4,5，…对此，下列说法正确的是( )A．巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式B．巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性C．巴耳末依据氢原子光谱的分析总结出巴耳末公式D．巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，其波长的分立值并不是人为规定的答案CD解析巴耳末公式是根据氢原子光谱总结出来的．氢原子光谱的不连续性反映了氢原子发光的分立性，即辐射波长的分立特征，选项C、D正确．题组一光谱和光谱分析1．白炽灯发光产生的光谱是( )A．连续光谱B．明线光谱C．原子光谱D．吸收光谱答案 A解析白炽灯发光是由于灯丝在炽热状态下发出的光，是连续谱．2．关于线状谱，下列说法中正确的是( )A．每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同B．每种原子处在不同的物质中的线状谱不同C．每种原子在任何条件下发光的线状谱都相同D．两种不同的原子发光的线状谱可能相同答案 C解析每种原子都有自己的结构，只能发出由内部结构决定的自己的特征谱线，不会因温度、物质不同而改变，选项C正确．3．(多选)要得到钠元素的特征谱线，下列做法正确的是( )A．使固体钠在空气中燃烧B．将固体钠高温加热成稀薄钠蒸气C．使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸气D．使炽热固体发出的白光通过高温钠蒸气答案BC解析炽热固体发出的是连续谱，燃烧固体钠不能得到特征谱线，A错误；稀薄气体发光产生线状谱，B正确；强烈的白光通过低温钠蒸气时，某些波长的光被吸收产生钠的吸收光谱，C正确，D错误．4．太阳光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于( ) A．太阳表面大气层中缺少相应的元素B．太阳内部缺少相应的元素C．太阳表面大气层中存在着相应的元素D．太阳内部存在着相应的元素答案 C解析太阳光谱中的暗线是由于太阳发出的连续光谱通过太阳表面大气层时某些光被吸收造成的，因此，太阳光谱中的暗线是由于太阳表面大气层中存在着相应的元素，故C正确，A、B、D均错误．5．关于光谱，下列说法正确的是( )A．一切光源发出的光谱都是连续谱B．一切光源发出的光谱都是线状谱C．稀薄气体发出的光谱是线状谱D．作光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质以确定物质的化学组成答案 C解析不同光源发出的光谱有连续谱，也有线状谱，故A、B错误；稀薄气体发出的光谱是线状谱，C正确；线状谱和吸收光谱可以进行光谱分析，D错误．6．(多选)下列关于光谱的说法正确的是( )A．炽热固体、液体和高压气体发出的光形成连续谱B．各种原子的线状谱中的亮线和它的吸收光谱中的暗线是一一对应的C．气体发出的光只能产生线状谱D．甲物质发出的光通过低温的乙物质蒸气可得到甲物质的吸收光谱答案AB解析吸收光谱中的暗线与线状谱中的亮线是一一对应的，所以B正确；而气体发光时，若是高压气体发光则形成连续谱，若是稀薄气体发光则形成线状谱，故A正确，C错误；甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气后，得到的是乙物质的吸收光谱，D错误．7.如图1甲所示的a、b、c、d为四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为( )图1A．a元素B．b元素C．c元素D．d元素答案 B解析由矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，b元素的谱线在该线状谱中不存在，故B正确；与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素．题组二氢原子光谱的实验规律8．下列对氢原子光谱实验规律的认识中，正确的是( )A．因为氢原子核外只有一个电子，所以氢原子只能产生一种波长的光B．氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线C．氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线D ．氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关答案 B解析 氢原子光谱是线状谱，波长是一系列不连续的、分立的特征谱线，并不是只含有一种波长的光，也不是亮度不连续的谱线，B 对，A 、C 错；氢原子光谱是氢原子的特征谱线，只要是氢原子发出的光的光谱就相同，与放电管的放电强弱无关，D 错．9. (多选)如图2甲所示，是a 、b 、c 、d 四种元素的线状谱，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺乏的( )图2A ．a 元素B ．b 元素C ．c 元素D ．d 元素答案 BD解析 将甲中的线状谱与乙中的谱线相对照．10．氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的光子能量为E 1，其次为E 2，则E 1E 2为( )A.2027B.2720C.23D.32 答案 A解析 由1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2得：当n ＝3时， 波长最长，1λ1＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－132， 当n ＝4时，波长次之，1λ2＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－142， 解得：λ1λ2＝2720，由E ＝h c λ得：E 1E 2＝λ2λ1＝2027. 11．试计算氢原子光谱中巴耳末系的最长波和最短波的波长各是多少？(保留三位有效数字)答案 6.55×10－17 m 3.64×10－7m解析 根据巴耳末公式：1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2，n ＝3,4,5，…可得λ＝1R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2，当n ＝3时，波长最长，其值为λ1＝1R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－132＝1536R ＝1536×1.10×107m≈6.55×10－7 m ，当n ＝∞时，波长最短，其值为λ2＝1R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－0＝4R ＝41.10×107 m≈3.64×10－7m.百度文库是百度发布的供网友在线分享文档的平台。

第三节 氢原子光谱[学习目标] 1.知道什么是光谱，能说出连续谱和线状谱的区别.2.能记住氢原子光谱的实验规律．一、氢原子光谱的实验规律[导学探究] 如图1所示为氢原子的光谱．图1(1)仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？(2)阅读课本，指出氢原子光谱的谱线波长具有什么规律？ 答案 (1)从右至左，相邻谱线间的距离越来越小．(2)可见光区域的四条谱线的波长满足巴耳末公式：1λ＝R (122－1n 2)，n ＝3,4,5，…[知识梳理]1．某种原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的光谱，这种光谱被称为原子光谱．2．巴耳末公式：1λ＝R (122－1n 2)，n ＝3,4,5…式中R 叫做里德伯常量，实验值为R ＝1.097×107 m －1.(1)公式特点：第一项都是122； (2)巴耳末公式说明氢原子光谱的波长只能取分立值，不能取连续值．巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征．3．广义巴耳末公式：1λ＝R(1m2－1n2)，式中m和n均为正整数，且n＞m.[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)光是由原子核内部的电子运动产生的，光谱研究是探索原子核内部结构的一条重要途径．( ×)(2)稀薄气体的分子在强电场的作用下会电离，使气体变成导体．( √)(3)巴耳末公式中的n既可以取整数也可以取小数．( ×)二、原子光谱和光谱分析1．光谱的分类和比较由于每种原子都有自己的特征谱线，可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法称为光谱分析．3．太阳光谱(1)太阳光谱的特点：在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线，是一种吸收光谱．(2)产生原因：当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气中含有的元素会吸收它自己特征谱线的光，这就形成了连续谱背景下的暗线．[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)各种原子的发射光谱都是连续谱．( × )(2)不同原子的发光频率是不一样的．( √ ) (3)线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质．( × )一、氢原子光谱的实验规律例1 (多选)巴耳末通过对氢原子光谱的研究总结出巴耳末公式1λ＝R (122－1n2)，n ＝3,4,5，…，对此，下列说法正确的是( ) A ．巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式B ．巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性C ．巴耳末依据氢原子光谱的分析总结出巴耳末公式D ．巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，其波长的分立值并不是人为规定的答案 CD解析 巴耳末公式是根据氢原子光谱总结出来的．氢原子光谱的不连续性反映了氢原子发光的分立性，即辐射波长的分立特征，选项C 、D 正确．针对训练 1 氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为( )A.59B.49C.79D.29答案 A解析 由巴耳末公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2 n ＝3,4,5，…当n →∞时，有最小波长λ1，1λ1＝R 122，当n ＝3时，有最大波长λ2，1λ2＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－132，得λ1λ2＝59.二、光谱和光谱分析1．光谱的分类光谱⎩⎪⎨⎪⎧发射光谱⎩⎪⎨⎪⎧连续谱线状谱吸收光谱2．光谱分析(1)优点：灵敏度高，分析物质的最低量达10－10 g.(2)应用：a.发现新元素；b.鉴别物体的物质成分．(3)用于光谱分析的光谱：线状谱和吸收光谱．例2 (多选)下列关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是() A ．太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱B ．煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱C ．进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续谱D ．我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分答案 BC解析太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续谱经过太阳大气层时产生的吸收光谱，正是太阳发出的光谱被太阳大气层中存在的对应元素吸收所致，白炽灯发出的是连续谱，选项A错误；月球本身不会发光，靠反射太阳光才能使我们看到它，所以不能通过光谱分析鉴别月球的物质成分，选项D错误；光谱分析只能是线状谱或吸收光谱，连续谱是不能用来进行光谱分析的，所以选项C正确；煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱，选项B正确．针对训练2 关于光谱，下列说法正确的是( )A．一切光源发出的光谱都是连续谱B．一切光源发出的光谱都是线状谱C．稀薄气体发光形成的光谱是线状谱D．白光通过钠蒸气产生的光谱是线状谱答案C解析由于物质发光的条件不同，得到的光谱不同，故A、B错误；稀薄气体发光形成的光谱为线状谱，C正确；白光通过钠蒸气产生的光谱是吸收光谱，D错误.1．(多选)下列关于巴耳末公式1λ＝R⎝⎛⎭⎪⎫122－1n2的理解，正确的是( )A．此公式是巴耳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谱C．公式中n只能取大于或等于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱D．公式不仅适用于氢原子光谱的分析，还适用于其他原子光谱的分析答案AC解析巴耳末公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的，故A选项正确；公式中的n只能取大于或等于3的整数值，故氢光谱是线状谱，B选项错误，C选项正确；巴耳末公式只适用于氢光谱的分析，不适用于其他原子光谱的分析，D选项错误．2．(多选)关于光谱，下列说法中正确的是( )A．炽热的液体发射连续谱B．线状谱和吸收光谱都可以对物质进行光谱分析C．太阳光谱中的暗线，说明太阳中缺少与这些暗线相对应的元素D．发射光谱一定是连续谱答案AB解析炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱，故A正确；线状谱和吸收光谱都可以用来进行光谱分析，B正确；太阳光谱中的暗线说明太阳大气中含有与这些暗线相对应的元素，C错误；发射光谱有连续谱和线状谱，D错误．3．利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析，下列说法中正确的是( )A．利用高温物体的连续谱就可以鉴别其组成成分B．利用物质的线状谱就可以鉴别其组成成分C ．高温物体发出的光通过某物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分D ．我们观察月亮射来的光的光谱，可以确定月亮的化学组成 答案 B解析 由于高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，故A 错误；某种物质发光的线状谱中的亮线与某种原子发出的某频率的光有关，通过这些亮线与原子的特征谱线对照，即可确定物质的组成成分，B 正确；高温物体发出的光通过其他物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线与所经物质有关，与高温物体无关，C 错误；月亮反射到地面的光是太阳光，D 错误．4．根据巴耳末公式，可求出氢原子光谱在可见光的范围内波长最长的2条谱线，其波长分别为654.55×10－9 m 和484.85×10－9 m ，求所对应的n 值．答案 n 1＝3 n 2＝4解析 据巴耳末公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2，n ＝3,4,5，…得 1654.55×10－9＝1.10×107×⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 21， 1484.85×10－9＝1.10×107×⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 22， 解得n 1＝3，n 2＝4.一、选择题(1～7题为单选题，8～10题为多选题)1．关于原子光谱，下列说法中不正确的是( )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，A正确；各种原子都有自己的特征谱线，故B错，C对；根据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成．由此知A、C、D说法正确，B说法错误．2．巴耳末公式简洁显示了氢原子光谱的( )A．分立特征B．连续特征C．既连续又分立D．既不连续又不分立答案A解析巴耳末公式中的n只能取正整数，得到的波长是一些分立的值．3．下列对于巴耳末公式的说法正确的是( )A．所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应B．巴耳末公式只确定了氢原子发光中可见光部分的光的波长C．巴耳末公式确定了氢原子发光中一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光D．巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长答案C解析巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，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的发光，A、D 错误；巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括可见光和紫外光，B 错误，C正确．4．下列关于光谱的说法正确的是( )A．炽热固体、液体和高压气体发出的光形成连续谱B．对月光作光谱分析可以确定月亮的化学组成C．气体发出的光只能产生线状谱D．甲物质发出的光通过低温的乙物质蒸气可得到甲物质的吸收光谱答案A5．太阳光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于( )A．太阳表面大气层中缺少相应的元素B．太阳内部缺少相应的元素C．太阳表面大气层中存在着相应的元素D．太阳内部存在着相应的元素答案C解析 太阳光谱中的暗线是由于太阳发出的连续谱通过太阳表面大气层时某些光被吸收造成的，因此，太阳光谱中的暗线是由于太阳表面大气层中存在着相应的元素，故C 正确，A 、B 、D 均错误．6．氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的光子能量为E 1，其次为E 2，则E 1E 2为( ) A.2027 B.2720 C.23 D.32答案 A解析 由1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2得： 当n ＝3时，波长最长，1λ1＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－132， 当n ＝4时，波长次之，1λ2＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－142， 解得：λ1λ2＝2720，由E ＝h c λ得：E 1E 2＝λ2λ1＝2027. 7．如图1甲所示的a 、b 、c 、d 为四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为( )图1A ．a 元素B ．b 元素C ．c 元素D ．d 元素 答案 B解析把矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，b元素的谱线在该线状谱中不存在，故选项B正确，与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素．8．关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是( )A．发射光谱包括连续谱和线状谱B．太阳光谱是连续谱，氢光谱是线状谱C．只有线状谱可用作光谱分析D．光谱分析帮助人们发现了许多新元素答案AD解析光谱分为发射光谱和吸收光谱，发射光谱分为连续谱和线状谱，A正确；太阳光谱是吸收光谱，B错误；线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析，C错误；光谱分析可以精确分析物质中所含元素，并能帮助人们发现新元素，D正确．9．要得到钠元素的特征谱线，下列做法正确的是( )A．使固体钠在空气中燃烧B．将固体钠高温加热成稀薄钠蒸气C．使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸气D．使炽热固体发出的白光通过高温钠蒸气答案BC解析炽热固体发出的是连续谱，燃烧固体钠不能得到特征谱线，A错误；稀薄气体发光产生线状谱，B正确；强烈的白光通过低温钠蒸气时，某些波长的光被吸收产生钠的吸收光谱，C正确，D错误．10．关于经典电磁理论与氢原子光谱之间的关系，下列说法正确的是( )A．经典电磁理论很容易解释原子的稳定性B．根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上C．根据经典电磁理论，原子光谱应该是连续的D．氢原子光谱彻底否定了经典电磁理论答案BC解析根据经典电磁理论：电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上，原子不应该是稳定的，并且发射的光谱应该是连续的．氢原子光谱并没有完全否定经典电磁理论，而是引入了新的概念．故正确答案为B、C.二、非选择题11．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有赖曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为1λ＝R⎝⎛⎭⎪⎫132－1n2，n＝4、5、6…，R＝1.10×107 m－1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求：(1)n＝6时，对应的波长；(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多大？n＝6时，传播频率为多大？答案(1)1.09×10－6 m(2)3×108 m/s 2.75×1014 Hz解析(1)由帕邢系公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫132－1n 2，当n ＝6时，得λ≈1.09×10－6 m.(2)帕邢系形成的谱线在红外区域，而红外线属于电磁波，在真空中以光速传播，故波速为光速c ＝3×108m/s ， 由v ＝λT ＝λf ，得f ＝v λ＝c λ＝3×1081.09×10－6 Hz≈2.75×1014Hz.。

高中物理氢原子特征教案
教学目标：
1. 了解氢原子的结构特征；
2. 掌握氢原子的光谱特征；
3. 理解氢原子的能级结构。

教学内容：
1. 氢原子的结构；
2. 氢原子光谱；
3. 氢原子的能级结构。

教学重点：
1. 氢原子的结构；
2. 氢原子光谱。

教学难点：
1. 氢原子的能级结构。

教学过程：
一、导入（5分钟）
教师引导学生思考：氢原子是一个简单的原子，为什么它对于物理学的发展有着重要的意义？
二、讲解氢原子的结构（15分钟）
1. 氢原子的构成和基本特征；
2. 氢原子的电子云和核；
3. 氢原子的波函数和量子数。

三、讲解氢原子光谱特征（15分钟）
1. 氢原子的吸收光谱和发射光谱；
2. 氢原子的巴尔末系列；
3. 氢原子光谱的应用。

四、讲解氢原子的能级结构（15分钟）
1. 氢原子的玻尔理论；
2. 氢原子的能级结构；
3. 氢原子的波尔半径和玻尔电子轨道。

五、梳理知识点（10分钟）
教师带领学生回顾氢原子的结构、光谱和能级结构，梳理重点难点知识点。

六、练习与讨论（15分钟）
学生进行练习题，加深对氢原子特征的理解，教师对学生练习情况进行讨论。

七、作业布置（5分钟）
布置氢原子特征相关的综合性作业，巩固学生所学知识。

教学反思：
通过本节课的教学，学生应该对氢原子的结构、光谱和能级结构有一个比较全面的了解和掌握，能够运用所学知识解决相关问题。

同时，教师要注重引导学生思考，培养学生的探究和分析能力。

高中物理-氢原子光谱学案··【学习目标】1．了解光谱、连续谱和线状谱等概念。

2．知道氢原子光谱的实验规律以及经典物理遇到的困难。

3．进一步体会物理规律是在接受实践检验过程中不断发展和完善的。

【重点难点】1．氢光谱的实验规律。

2．通过光谱分析认识物理规律的发展和完善过程。

【课前预习】1．光谱（1）用________或________把光按波长展开，获得光的________成分和________成分的记录，即光谱。

用___________可以得到光谱的照片。

（2）把光谱按形成原因划分，可分为__________光谱和_________光谱，其中发射光谱按形状分布特点划分，又分为________光谱和_________光谱。

2．氢光谱在可见光范围内可观察到一些分立的线状谱线，这些谱线的波长可以用一个公式表示为1=________________，其中R叫里德伯常量，其值R=_____________，n取正整数，且n>2。

3．原子核式结构与经典电磁理论的矛盾有二：其一是经典理论认为核外电子的轨道是连续的，而实际上核外电子的轨道是分立的；其二是经典理论得出核外电子加速运动辐射能量是连续的，而氢光谱的线状谱线事实又证明了原子辐射能量是不连续的。

【预习检测】1．关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是（）A．发射光谱包括连续谱和线状谱B．阳光谱是连续谱，氢光谱是线状谱C．线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析D．光谱分析帮助人们发现了许多新元素2．根据巴耳末公式，指出氢原子光谱在可见光范围内波长最长的2条谱线所对应的n。

（如图）参考答案【课前预习】1.（1）光栅，棱镜，波长（频率），强度，摄谱仪，（2）发射，吸收，连续，线状2．2211()R z n ，711.1010m 【预习检测】1．ACD 2．123,4n n ▲堂中互动▲【典题探究】【例题1】对原子光谱，下列说法正确的是（）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 ．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〖解析〗原子光谱为线状谱，A 正确；各种原子都有自己的特征谱线，故B 错C 对；据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成，D 正确。

第十二章近代物理初步第二讲原子结构氢原子光谱课时跟踪练A组　基础巩固1．(2017·凉州模拟)20世纪初，为了研究物质内部的结构，物理学家做了大量的实验，揭示了原子内部的结构，发现了电子、中子和质子．下图是( )A．卢瑟福的α粒子散射实验装置B．卢瑟福发现质子的实验装置C．汤姆孙发现电子的实验装置D．查德威克发现中子的实验装置解析：题图是α粒子轰击金箔，是卢瑟福的α粒子散射实验装置．A正确．答案：A2．(2015·天津卷)物理学重视逻辑，崇尚理性，其理论总是建立在对事实观察的基础上．下列说法正确的是( )A．天然放射现象说明原子核内部是有结构的B．电子的发现使人们认识到原子具有核式结构C．α粒子散射实验的重要发现是电荷是量子化的D．密立根油滴实验表明核外电子的轨道是不连续的解析：天然放射现象说明原子核内部是有结构的，人们认识原子核的复杂结构是从天然放射现象开始的，选项A正确；电子的发现说明了原子是可以分割的，是由更小的微粒组成的，选项B错误；由α粒子散射实验建立了原子的核式结构模型，选项C错误；密立根油滴实验说明物质所带电荷量是量子化的，选项D错误．答案：A3．不能用卢瑟福原子核式结构模型得出的结论是( )A．原子中心有一个很小的原子核B．原子核是由质子和中子组成的C．原子质量几乎全部集中在原子核内D．原子的正电荷全部集中在原子核内解析：为了解释α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核，叫原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，但不能得到原子核内的组成，故选项B不能用卢瑟福原子核式结构模型得出，A、C、D可以．答案：B4．(2018·安阳模拟)已知处于某一能级n上的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出10种不同频率的光，下列能表示辐射光波长最长的那种跃迁的示意图是( )解析：由图示可知，在A所示能级间跃迁中释放光子的能量最小，辐射光波的波长最长．选项A正确．答案：A5．(2018·大同模拟)氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中( )A ．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大B ．原子要放出光子，电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量也减小C ．原子要吸收光子，电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量增大D ．原子要吸收光子，电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增大解析：根据玻尔理论，氢原子核外电子在离核越远的轨道上运动时，其能量越大，由能量公式E n ＝(E 1＝－13.6 eV)，可知电子从低轨道(量子数n 小)E 1n 2向高轨道(n 值较大)跃迁时，要吸收一定能量的光子，选项B 可排除；氢原子核外电子绕核做圆周运动，其向心力由原子核对电子的库仑引力提供，即＝ke 2r 2，电子运动的动能E k ＝m v 2＝，由此可知电子离核越远，r 越大时，则mv 2r 12ke 22r电子的动能就越小，选项A 、C 均可排除；由于原子核带正电荷，电子带负电荷，事实上异种电荷远离过程中需克服库仑引力做功，即库仑力对电子做负功，则原子系统的电势能将增大，系统的总能量增大，选项D 正确．答案：D6．(2018·秦皇岛模拟)如图所示为氢原子能级示意图，现有大量的氢原子处于n ＝4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干种不同频率的光，下列说法正确的是( )A．这些氢原子总共可辐射出3种不同频率的光B．由n＝2能级跃迁到n＝1能级产生的光频率最小C．由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光最容易发生衍射现象D．用n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光照射逸出功为 6.34 eV 的金属铂能发生光电效应解析：由原子跃迁、光电效应的规律分析．这些氢原子向低能级跃迁时可辐射出6种光子，选项A错误；由n＝4能级跃迁到n＝3能级产生的光子能量最小，光频率最小，选项B错误；由n＝4能级跃迁到n＝1能级产生的光子能量最大，光频率最大，光波长最小，最不容易发生衍射现象，选项C错误；由n＝2能级跃迁到n＝1能级辐射出的光子能量为10.20 eV >6.34 eV，所以能使金属铂发生光电效应，选项D正确．答案：D7．(2018·株洲模拟)根据玻尔原子结构理论，氦离子(He＋)的能级图如图所示．电子处在n＝3轨道上比处在n＝5轨道上离氦核的距离________(选填“近”或“远”)．当大量He＋处在n＝4的激发态时，由于跃迁所发射的谱线有________条．解析：根据玻尔原子理论，量子数n越小，轨道越靠近原子核，所以n＝3比n＝5的轨道离原子核近，大量处于n＝4 激发态的原子跃迁一共有6种情形，即产生6条谱线．答案：近　68．氢原子在基态时轨道半径r 1＝0.53×10－10 m ，能量E 1＝－13.6 eV ，求氢原子处于基态时：(1)电子的动能；(2)原子的电势能；(3)用波长是多少的光照射可使其电离？解析：(1)设处于基态的氢原子核外电子速度为v 1，则k ＝.所以电子动能E k1＝m v ＝＝13.6 eV.1221ke 22r 1(2)因为E 1＝E k1＋E p1，所以E p1＝E 1－E k1＝－13.6 eV －13.6 eV ＝－27.2 eV.(3)设用波长为λ的光照射可使氢原子电离＝0－E 1.hc λ所以λ＝－＝m ≈9.14×10－8m.hc E 1－6.63×10－34×3×108－13.6× 1.6×10－19答案：(1)13.6 eV (2)－27.2 eV(3)9.14×10－8mB 组　能力提升9．(多选)(2018·大连模拟)如图所示为氢原子的能级示意图，锌的逸出功是3.34 eV ，那么对氢原子在能级跃迁过程中发射或吸收光子的特征认识正确的是( )A ．用氢原子从高能级向基态跃迁时发射的光照射锌板一定不能产生光电效应现象B ．一群处于n ＝3能级的氢原子向基态跃迁时，能放出3种不同频率的光C ．一群处于n ＝3能级的氢原子向基态跃迁时，发出的光照射锌板，锌板表面所发出的光电子的最大初动能为8.75 eVD ．用能量为10.3 eV 的光子照射，可使处于基态的氢原子跃迁到激发态解析：当氢原子从高能级向低能级跃迁时，辐射出光子的能量有可能大于3.34 eV ，锌板有可能产生光电效应，选项A 错误；由跃迁关系可知，选项B 正确；从n ＝3能级向基态跃迁时发出的光子最大能量为12.09 eV ，由光电效应方程可知，发出光电子的最大初动能为8.75 eV ，选项C 正确；氢原子在吸收光子能量时需满足两能级间的能量差，因此选项D 错误．答案：BC10．(多选)(2018·烟台模拟)已知氢原子的能级如图所示，现用光子能量在10～12.9 eV 范围内的光去照射一群处于基态的氢原子，则下列说法中正确的是( )A ．在照射光中可能被吸收的光子能量有无数种B ．在照射光中可能被吸收的光子能量只有3种C ．照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有6种D ．照射后可能观测到氢原子发射不同波长的光有3种解析：n ＝1→n ＝5，h ν＝E 5－E 1＝13.06 eV ，故能量在10～12.9 eV 范围内的光子，仅吸收符合n ＝1→n ＝2，n ＝1→n ＝3，n ＝1→n ＝4的能级差的三种光子，选项A 错误，B 正确；照射后处于最高能级的原子的量子数n ＝4，故向低能级跃迁能辐射的光谱条数N ＝＝6，选项C 正确，D 错误．n （n －1）2答案：BC11．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(电子电荷量e ＝1.60×10－19 C ，普朗克常量h ＝6.63×10－34 J ·s)．解析：氢原子从n ＝4的能级跃迁到n ＝2的能级时，释放出光子的能量为E ＝－0.85 eV －(－3.40 eV)＝2.55 eV ，由h ν＝E 解得光子的频率ν＝6.2×1014Hz.用此光照射逸出功为2.25 eV 的钾时，由光电效应方程知，产生光电子的最大初动能为E k ＝h ν－W ＝(2.55－2.25) eV ＝0.30 eV.答案：6.2×1014　0.3012．氢原子基态能量E 1＝－13.6 eV ，电子绕核做圆周运动的半径r 1＝0.53×10－10 m ．求氢原子处于n ＝4激发态时：(1)原子系统具有的能量；(2)电子在n ＝4轨道上运动的动能(已知能量关系E n ＝E 1，半径关系r n ＝1n 2n 2r 1，k ＝9.0×109 N ·m 2/C 2，e ＝1.6×10－19 C)；(3)若要使处于n ＝2轨道上的氢原子电离，至少要用频率为多大的电磁波照射氢原子(普朗克常量h ＝6.63×10－34 J ·s)?解析：(1)由E n ＝E 1得1n 2E 4＝＝－0.85 eV.E 142(2)因为r n ＝n 2r 1，所以r 4＝42r 1，由圆周运动知识得k ＝m ，v 2r 4所以E k4＝m v 2＝12ke 232r 1＝ J9.0×109×（1.6×10－19）232×0.53×10－10≈0.85 eV.(3)要使处于n ＝2的氢原子电离，照射光的光子能量应能使电子从第2能级跃迁到无限远处，最小频率的电磁波的光子能量应为h ν＝0－，E 14解得ν≈8.21×1014Hz.答案：(1)－0.85 eV (2)0.85 eV(3)8.21×1014 Hz。

三、光谱氢原子光谱教学目标1、了解光谱的定义和分类；解氢原子光谱的实验规律，知道巴耳末系。

2、学习运用光普分析的方法来进行原子结构与原子运动的分析。

展现连续谱线、线状谱线让学生掌握光谱分析研究的原理。

3、了解经典原子理论的困难。

重点难点重点：氢原子光谱的实验规律难点：经典理论的困难设计思想本节内容在明确光谱、连续光谱、线状态光谱的概念之后，进一步介绍原子的特征光谱和光谱分析，重点讲述氢光谱的实验规律。

原子光谱的事实不能利用核式结构理论解释、必须建立新的原子模型，这是学生进一步深入学习的思想基础。

设计时重点针对学生学习中的难点，采用实验、图片、视频等多种媒体让学生有比较直观的体会。

教学过程中，要抓住运用光谱分析的方式来认识原子结构这一主导思想，这是人们分析与研究原子的一种思想方法，这种方法不同以往学生的学习方法，同时还需要注意的是，初步引入量子观念：波长是分立的，为学生的进步学习提供思想基础。

要让学生在获得相关知识的同时，认识到人们在认识客观事物的过程中，不断形成探索自然的一些新方法，理解科学方法对进行科学探索的作用，并理解探究自然奥秘是一项永远止境的认识活动。

教学资源多媒体课件，光谱管，三棱镜教学设计【课堂引入】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。

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。

【课堂学习】学习活动一：光谱的几种类型实验：牛顿三棱镜色散介绍光谱的概念：用光栅或棱镜把光按波长展开，获得光的波长（频率）成分和强度分布的记录。

（1）发射光谱：物体发光直接产生的光谱。

①连续光谱现象：由连续分布的一切波长的光组成。

特点：整个光谱区域都是亮的。

产生：炽热的固体、液体及高压气体的光谱。

案例：白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水②线状谱实验并让学观察线状光谱：现象：光谱中有一条条的亮线，这些亮线叫做谱线，由一条条谱线组成的光谱叫做线状光谱。

高中物理氢原子光谱教案目标：通过本节课的学习，学生能够理解氢原子光谱的组成和特点，并能够运用光谱知识解决相关问题。

教学内容：一、氢原子光谱的组成1. 氢原子光谱的基本概念2. 氢原子光谱的光谱线组成3. 氢原子光谱的谱线系列二、氢原子光谱的特点1. 氢原子光谱的发射光谱和吸收光谱的对比2. 氢原子光谱的谱线间距和能级的关系3. 氢原子光谱的谱线强度和谱线宽度教学方法：- 理论讲解与实例分析相结合，引导学生深入理解光谱现象；- 实验操作与观测实验结果，培养学生观察与推理能力；- 讨论与交流，激发学生思考和提高学生分析问题的能力。

教学步骤：一、导入：通过实验现象或图片展示，引出氢原子光谱的概念与特点。

二、讲解：介绍氢原子光谱的组成和特点，并结合实例讲解光谱线的解释和谱线系列的特点。

三、实验：进行氢原子光谱实验，观测谱线以及谱线间距等现象。

四、讨论：分组讨论实验结果，探讨谱线间距与能级的关系以及谱线强度的原因。

五、总结：总结氢原子光谱的特点和应用，强化重点知识。

六、作业：布置相关练习和思考题，巩固学生对氢原子光谱知识的理解。

反馈：引导学生自主总结本节课的重点知识，并解答他们在学习中遇到的问题。

扩展：鼓励学生进一步了解其他原子的光谱现象，拓展他们的知识面。

师生互动：鼓励学生积极参与讨论和提问，促进师生互动，提高课堂氛围。

教具准备：实验设备、实验材料、教学PPT、教学实例等。

评估方式：通过课堂表现、作业完成情况和考试成绩等多方面评估学生的学习情况。

教学反思：根据学生的实际情况和反馈意见，及时调整教学内容和方法，提高教学效果。

以上仅为教案的范本，具体教学内容和环节可根据实际情况进行调整和补充。

祝教学顺利！。

光谱、氢原子光谱一、设计思想“问题链·导学”教学模式.基本设计思想是：在发现（提出）问题过程中，教师引导学生思考，发散学生思维；在问题解决的过程中，利用多媒体课件，学生通过小组合作，找出光谱的特点，并尝试按照不同的角度对光谱进行科学分类；在问题感悟环节中，让学生知道光谱分析技术特点和氢原子光谱中的巴尔末系，培养学生严谨的治学态度.二、教材分析“原子核式结构模型”之后，目的是让学生进一步理解人类对原子结构探索的历史，同时又为学习波尔理论——原子能级理论做铺垫.教科版教材对该节内容的具体安排是：先介绍太阳光谱，引出光谱概念，然后从不同角度对光谱进行分类，指出发射连续光谱和现状光谱的情况，紧接着介绍了原子光谱及光谱学的具体应用——光谱分析，最后对氢原子光谱的研究作了介绍，主要是介绍了巴尔末对氢原子光谱的研究成果.三、学情分析学生在学习“光谱”之前，已经知晓了卢瑟福所提出的“原子核式结构模型”主要观点，并且也认识到了核式结构模型理论所面临的困难——经典电磁理论.在此基础上，介绍一种分析物质材料的思路——光谱，激发学生的学习热情.本节课的学习内容难度不大，关键是要掌握给光谱“取名字”的方法和光谱分析.从学校光学实验器材的储备来看，现阶段还没有办法让学生体验观察原子光谱、分析光谱实验过程.另外，考虑到学生对科学人物比较感兴趣的特点，会介绍巴尔末先生的相关事迹，活跃课堂气氛，陶冶科学情操.四、课堂教学目标（一）知识与技能1．了解光谱的定义和分类2．了解原子光谱，并知道光谱分析的特点3．了解氢原子光谱的实验规律，知道巴耳末系（二）过程与方法通过本节的学习，感受科学发展与进步的坎坷。

（三）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五、教学重难点教学重点：光谱的分类教学难点：实验观察光谱的形成六、教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流七、教学用具多媒体辅助教学设备八、教学流程1、棱镜和光栅的分光原理（结合课件展示）2、光谱光谱：复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散开的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案，全称为光学频谱连续光谱：有的光谱是连在一起的光带，称为连续光谱思考：连续光谱对复色光的成分有什么要求？3、光谱的分类（1）按外形分（2）按发射和吸收分思考：线状谱一定是发射光谱吗？4、原子光谱单原子气体或金属蒸气所发的光波均有线状光谱，故线状光谱又称原子光谱，也叫原子的发射光谱5、连续谱和线状谱的产生（1）由炽热的固体、液体或高压气体所发的光都能形成连续光谱（2）低温、稀薄的气体发光一般是线状谱6、光谱分析光谱分析：光谱分析法是利用光谱学的原理和实验方法以确定物质的结构和化学成分的分析方法.各种结构的物质都具有自己的特征光谱，光谱分析法就是利用特征光谱研究物质结构或测定化学成分的方法.思考：给定你某种未知物质，可以采取哪些思路来对其进行光谱分析？思路1：使它发光，观察它的线状光谱，进行分析思路2：用连续光谱照射，观察它的吸收光谱，进行分析7、氢原子光谱（1）氢原子光谱:氢原子是自然界中最简单的原子，对它的光谱线的研究获得的原子内部结构的信息，对于研究复杂的原子的结构有指导意义.（2）巴尔末系介绍：从1885年，瑞士的中学教师巴耳末由大量的实验数据分析出氢原子发射的线状谱是按照一定规律组成的若干线系构成的，这些谱线的波长可以用下列表达式表示其满足的规律称为巴耳末公式.由公式确定的一组谱线称为巴耳末系，后来在氢原子光谱中的紫外区和红外区又发现了另外的一些谱线，它们的谱线都满足与巴耳末公式类似的关系式.九、习题巩固见课件。

1.知道两种原子结构模型，会用玻尔理论解释氢原子光谱.2.掌握氢原子的能级公式并能结合能级图求解原子的跃迁问题.1．原子的核式结构(1)电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。

(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1λ＝R⎝⎛⎭⎪⎫122－1n2，(n＝3,4,5，…)，R是里德伯常量，R＝1.10×107 m－1，n为量子数。

3．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＝6.63×10－34J·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。

4．氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级 能级图如图1所示图1(2)氢原子的能级和轨道半径①氢原子的能级公式：E n ＝1n2E 1 (n ＝1,2,3，…)，其中E 1为基态能量，其数值为E 1＝－13.6eV 。

第3讲原子结构与原子核考纲下载：1.氢原子光谱(Ⅰ) 2.氢原子的能级结构、能级公式(Ⅰ)3．原子核的组成、放射性、原子核的衰变、半衰期(Ⅰ) 4.放射性同位素(Ⅰ)5．核力、核反应方程(Ⅰ) 6.结合能、质量亏损(Ⅰ)7．裂变反应和聚变反应、裂变反应堆(Ⅰ) 8.射线的危害和防护(Ⅰ)主干知识·练中回扣——忆教材夯基提能1．原子结构(1)原子的核式结构①1909～1911年，英国物理学家卢瑟福进行了α粒子散射实验，提出了原子的核式结构模型；②α粒子散射实验a．实验装置：如图所示；b．实验结果：α粒子穿过金箔后，绝大多数沿原方向前进，少数发生较大角度偏转，极少数偏转角度大于90°，甚至被弹回；③核式结构模型：原子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绕核旋转。

(2)氢原子光谱氢原子光谱线是最早被发现、研究的光谱线，其中巴耳末线系公式表示为：1λ＝R⎝⎛⎭⎪⎫122－1n2(n＝3，4，5，…)。

(3)玻尔的原子模型①玻尔理论a．轨道假设：原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动，电子的轨道是量子化的；b．定态假设：电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，因而具有不同的能量，即原子的能量是量子化的。

这些具有确定能量的稳定状态称为定态，在各个定态中，处于基态的原子是稳定的，不向外辐射能量；c．跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁时要放出或吸收一定频率的光子，光子的能量等于这两个状态的能量差，即hν＝E m－E n。

②四个概念a．能级：在玻尔理论中，原子各个状态的能量值；b．基态：原子能量最低的状态；c．激发态：在原子能量状态中除基态之外的其他能量较高的状态；d．量子数：原子的状态是不连续的，用于表示原子状态的正整数。

③氢原子的轨道半径和能级a．氢原子的半径公式：r n＝n2r1(n＝1，2，3，…)，其中r1为基态半径，r1＝0.53×10－10m；b．氢原子的能级公式：E n＝1n2E1(n＝1，2，3，…)，其中E1为基态能量，E1＝－13.6 eV。

第1讲 光电效应 原子结构 氢原子光谱微知识1 原子结构 1．电子的发现汤姆孙发现了电子，电子的发现证明了原子是可分的。

2．原子核式结构(1)卢瑟福通过α粒子散射实验，提出了原子的核式结构，实验装置如图所示。

(2)实验结果显示，绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，少数α粒子发生了较大的偏转，只有极少数α粒子偏转角超过90°甚至被弹回。

(3)原子的核式结构模型：在原子中心有个很小的核，叫做原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核转动。

(4)原子直径的数量级约为10－10m ，原子核直径的数量级约为10－15m 。

微知识2 玻尔的氢原子理论1．能级：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，具有确定能量的稳定状态称为定态，也称为能级，原子处于最低能级的状态叫做基态，其他的状态作激发态。

2．跃迁：当原子从某一能级(设能量为E m )跃迁到另一能级(设能量为E n )时，会辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量为E ＝|E m －E n |＝h ν(h 叫做普朗克常量，h ＝6.63×10－34J·s)。

3．轨道：原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道，由于原子的能量状态是不连续的，因此电子的轨道也是不连续的，即电子不能在任意半径的轨道上运动。

4．局限性：虽然它能很好地解释氢原子光谱，但与其他原子的光谱不符合。

原因在于它一方面引入了量子假设，另一方面又应用了经典理论计算电子轨道半径和能量，因此，玻尔理论在解释复杂的微观现象时遇到困难是必然的。

微知识3 氢原子光谱 1．氢原子的能级公式E n ＝E 1n2(其中基态能量E 1＝－13.6 eV)2．电子的半径公式r n＝n2r1(n＝1,2,3…)(其中r1＝0.53×10－10 m)。

3．特征谱线不同原子的亮线位置不同，说明不同的原子的发光频率是不一样的，因此这些亮线称为原子的特征谱线。