新课标高中物理选修3－5
第十八章原子结构【精品课件，教学帮手】
α粒子散射的实验使我们知道
原子具有核式结构，但电子在核
的周围怎样运动？它的能量怎样
变化？这些还要通过其他事实来
认识。【精品课件，教学帮手】
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。【精品课件，教学帮手】
一、光谱
用光栅或棱镜把光按波长分开，得到
光的波长（频率）成分和强度分布的记录，
叫光谱。（有时只记录波长成分）
光谱分为发射光谱和吸收光谱。
1、发射光谱
1）物体发光直接产生的光谱叫发射光谱
2）发射光谱可分为连续光谱、明线光谱。【精品课件，教学帮手】
①连续光谱
由连续分布的一切波长的光组成的光谱叫
做连续光谱。
炽热的固体、液体及高压气体的光谱是连
续光谱，
例如：白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的
钢水发出的光都形成连续光谱。【精品课件，教学帮手】
②明线光谱
只含有一些不连续的亮线的光谱叫明线光谱。
明线光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波
长的光。
稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱。
明线光谱是由游离状态的原子发射的，也叫
原
子光谱。【精品课件，教学帮手】每种元素都只能发出具有本身特征的某些波长的光，明线光谱的谱线也叫原子的特征谱线。【精品课件，教学帮手】2、吸收光谱
高温物体发出的白光（连续光谱）通过物
质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，
叫做吸收光谱。
发现：各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都
跟该种原子的发射光谱中的一条明线相对应。
表明：吸收光谱也是原子的特征谱线。
太阳光谱是吸收光谱。
【精品课件，教学帮手】连续光谱
H 的发射光谱钠的发射光谱
钠的吸收
光谱
太阳的吸
收光谱
【精品课件，教学帮手】
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第2讲 光电效应 氢原子光谱
知识一 光电效应现象
1．光电效应的实验规律
(1)每种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应．
(2)光电子的最大初动能与入射光的强度无关，其随入射光频率的增大而增大．
(3)光电流强度(反映单位时间内发射出的光电子数的多少)与入射光强度成正比．
(4)光电效应的发生几乎是瞬时的，一般不超过10－9s.
2．光子说
爱因斯坦提出：空间传播的光不是连续的，而是一份一份的，每一份称为一个光子，光子具有的能量与光的频率成正比，即：ε＝hν，其中h＝6.63×10－34 J·s.
3．光电效应方程
(1)表达式：hν＝Ek＋W0或Ek＝hν－W0.
(2)物理意义：金属中的电子吸收一个光子获得的能量是hν，这些能量的一部分用来克服金属的逸出功W0，剩下的表现为逸出后电子的最大初动能Ek＝12mv2.
(3)任何一种金属都有一个极限频率，入射光的频率必须大于这个极限频率才能发生光电效应，低于这个极限频率则不能发生光电效应．
知识二 α粒子散射实验与核式结构模型
1．卢瑟福的α粒子散射实验装置(如图13－2－1所示)
图13－2－1
2．α粒子散射实验的现象
绝大多数α粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被撞了回来．如图13－2－2所示． 第 2 页 共 10 页
α粒子散射实验的分析图
图13－2－2
3．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，叫原子核，原子的所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外绕核旋转．
知识三 氢原子光谱和玻尔理论
1．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．
第63讲氢原子光谱原子能级
第 2 页 第63讲 氢原子光谱 原子能级
考情剖析
考查内容 考纲要求 考查年份 考查详情 能力要求
氢原子光谱
氢原子的能级结构、能级公式 Ⅰ
弱项清单 轨道跃迁时电子动能、电势能的变化关系，及一群与一个的区别.
知识整合
一、电子的发现
英国的物理学家________发现了电子．引发了对原子中正负电荷如何分布的研究．
二、氢原子光谱
1．光谱
(1)光谱
第 3 页 用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的________(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______，这样的光谱叫做线状谱．
有的光谱是连在一起的________，这样的光谱叫做连续谱．
(3)氢原子光谱的实验规律
氢原子光谱是________谱．
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＝________，(n＝3，4，5，…×107
m－1，n为量子数．
核式结构模型正确的解释了α粒子散射实验的结果，但是，经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释氢原子光谱的分立特性．
三、玻尔理论
玻尔提出了自己的原子结构假说，成功的解释了原子的稳定性及氢原子光谱的分立特性．
(1)轨道量子化：电子绕原子核运动的轨道的半径不是任意的，只有当半径的大小符合一定条件时，这样的轨道才是可能的．电子的轨道是量
第 4 页 子化的．电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射．
(2)能量量子化：当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不同的状态中具有不同的能量．因此原子的能量是量子化的．
这些量子化的能量值叫做________．原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为________．能量最低的状态叫做________，其他的状态叫做________．
原子只能处于一系列不连续的轨道和能量状态中，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，保持稳定状态．
氢离子光谱
氢离子的光谱，特别是氢原子的光谱，是物理学和天文学中非常重要的研究领域。氢原子由一个质子和一个电子组成，其光谱线是由电子在不同能级之间跃迁时产生的。
氢原子的光谱线可以被分为几个系列，每个系列对应于电子从一个较高能级跃迁到一个特定的较低能级。这些系列分别是：
1. 巴耳末系（Balmer Series）：这是最著名的系列，对应于电子从较高能级跃迁到第二能级（n=2）。这些跃迁产生的光谱线位于可见光和近紫外光范围。
2. 莱曼系（Lyman Series）：当电子从较高能级跃迁到最低能级（n=1）时，会产生莱曼系光谱线。这些线位于紫外光范围。
3. 帕邢系（Paschen Series）：这些光谱线是由电子从较高能级跃迁到第三能级（n=3）产生的，位于红外光范围。
4. 布拉开系（Brackett Series） 和 辉夫纳系（Pfund Series）：这些系列对应于电子跃迁到第四（n=4）和第五（n=5）能级，产生的光谱线也在红外范围。
氢原子的光谱线在理解原子结构和物质的量子性质方面扮演了关键角色。它们也被广泛用于天文学中，用来确定恒星和星系的成分，以及测量宇宙的膨胀。例如，通过观察遥远星系中氢原子光谱线的红移，科学家能够估计宇宙的膨胀速率。
