第一篇：高中物理第十四章电磁波3电磁波的发射和接收素材选修3-4教案
3．电磁波的发射和接收
19世纪60年代，英国物理学家麦克斯韦总结前人的科学技术，提出了电磁波学说。20多年后，德国科学家赫兹通过实验，证明了电磁波的存在。
什么是电磁波呢?从电工学电磁感应现象知道，在电磁场里，磁场的任何变化会产生电场，电场的任何变化也会产生磁场。交变的电磁场不仅可能存在于电荷、电流或导体的周围，而且能够脱离其产生的波源向远处传播，这种在空间以—定速度传播的交变电磁场，就称为电磁波。无线电技术中使用的这一段电磁波称为无线电波。
无线电波的传播
理论分析和实验都表明无线电波是横波，即电场和磁场的方向都与波的传播方向垂直。而且电场强度与磁场强度的方向也总是相互垂直的。
无线电波在空间传播时，必然要受到大气层的影响，尤其以电离层的影响最为显著。电离层是由于从太阳及其他星体发出的放射性辐射进入大气层，使大气层被电离而形成的。电离层内含有自由电子是影响无线电波的主要因素。
电离层对无线电波的主要影响是使传播方向由电子密度较大区域向密度较小区域弯曲，即发生电波折射。这种影响随波段的不同而不相同。波长越长，折射越显著。30MHz以下的波被折回地面；30MHz以上的波，则穿透电离层。另外，电波受电离层的另—影响是能量被吸收而衰减。电离程度越大，衰减越大；波长越长，衰减亦越大。
无线电波的传播方式，因波长的不同而有不同的传播特性，分为地波、天波和空间波三种形式。
地波――沿地球表面空间向外传播的无线电波。中、长波均利用地波方式传播。
天波――依靠电离层的反射作用传播的无线电波叫做天波。短波多利用这种方式传播。
空间波――沿直线传播的无线电波。它包括由发射点直接到达接收点的直射波和经地面反射到接收点的反射波。超短波的电视和雷达多采用空间波方式传播。
各种波长的传播特性如下
长波(见波段划分表)波长在3000M以上，中波在100—1000M。长波段主要用作发射标准时间信号。而中波主要用作本地无线电广播和海上通信及导航。
短波主要靠天波传播。传送距离较远，甚至可以用作国际无线电广播，远距离无线电话和电报通信等。
超短波是波长在10M—1m的波，只能用空间波传播，其主要以直线传播为主，由于有地球曲率的影响，传播距离较短，不得不靠增加天线高度来增加通信距离。如无线电视等。利 用对流层和电离层散射，超短波传播距离大大增加，使雷达技术得到广泛应用。
频谱的高端300兆赫以上，我们称微波，主要是穿过电离层，用于卫星通信与无线电遥感等。
无线电波的接收
理论上讲，接收与发射是一个相反的过程。首先要使天线与电子线路都工作在发射载波的频率上，然后经解调与放大得到发端传送的信息。将调制信号还原出来的过程叫做解调。解调又有检波与鉴频和鉴相之分。
接收设备最重的任务是把远距离无线电发射机发送的载息无线电波中的有用信息提取出来。然后进入“解调器”。检波之后的音频信号经音频输出放大之后送到收音机的喇叭。
无线电接收机的技术参数：
灵敏度衡量接收机对微弱信号接收能力的重要参数，它与噪声系数可以相互换算。灵敏度可用电压表示uV或dBuV，也可以用功率表示dBm。以收音机为例，这是能否收到、或能否稳定收到电台广播的指标。
选择性衡量接收机对所需信号频率、频带的选择能力。接收机的调谐和通频带对选择性起决定作用。
频率特性接收机频率特性就是接收机的通频带。它的宽度应准确适应接收信号的频带宽度，只选信号，不需嗓声和干扰。
接收机的增益常常不是重要指标，而接收机的动态范围却是重要指标。所谓动态范围是指接收机在输入信号从非常微弱到非常强的范围内变动时，它能维持稳定的输出，并保持其额定灵敏度的能力。良好的接收机动态范围会达到甚至超过100dB。
第二篇：高中物理第十四章电磁波3电磁波的发射和接收课堂互动学案选修3-4教案
3．电磁波的发射和接收
课堂互动
三点剖析
1.无线电波的波段和无线电波的发射与接收。
长波中波 无线电波的波段中短波微波开放电路发射调幅
调制调频调谐(产生电谐振)接收调幅波检波
解调调频波2.难点和疑点是调制和解调。
要把频率较低的信号加载到高频信号上去，就好像人的远行能力有限，所以乘汽车、飞机一样。因此，高频振荡信号就是那些有用的低频信号的载体，而这“加载”过程就是物理上所说的“调制”过程。
既然有用的信号是加载到高频信号上的，当接收到电磁波后，为了御下有用的信号，就必须通过解调，把有用信号“检”出来。各个击破
【例1】 用一平行板电容器和一个线圈组成LC振荡电路，要增大发射电磁波的波长，可采用的做法是()A.增大电容器两极板间的距离 B.减小电容器两极板间的距离 C.减小电容器两极板正对面积 D.在电容器两极板间加入电解质
解析：由λ=c/f知，要增大发射电磁波的波长，必须减小振荡电路的振荡频率f，由f12LC可知，要减小f，就必须增大电容器的电容C或电感L，由C=
，可判断4kdB、D操作满足要求。答案：BD 类题演练 关于无线电波的发射过程，下列说法正确的是()A.必须对信号进行调制 B.必须使信号产生电谐振 C.必须把传输信号加到高频电流上 D.必须使用开放回路
解析：电磁波的发射过程中，一定要对低频输入信号进行调制用开放电路发射。答案：ACD 【例2】 调谐电路的可变电容器的动片从完全旋入到完全旋出仍接收不到较高频率电台发出的电信号，要收到电信号，应()A.增大调谐电路中线圈的匝数 B.加大电源电压
C.减小调谐电路中线圈的匝数 D.将线圈中的铁芯取走 解析：当调谐电路的固有频率等于电台发出信号的频率时，发生电谐振才能收听到电台信号。由题意知收不到电信号的原因是调谐电路固有频率低，由f节前提下，可减小电感L，即可通过C、D的操作升高f。答案：CD
12LC，可知在C无法调 2
第三篇：高中物理第十四章电磁波第4节电磁波与信息化社会教案选修3-4解析
14.4 电磁波与信息化社会
物理核心素养主要由“物理观念”“科学思维”“科学探究”“科学态度与责任”四个方面构成。教学目标
1了解光信号和电信号的转换过程； 2了解电视信号的录制、发射和接收过程； 3了解雷达的定位原理。
教学重点：电磁波在信息社会的作用。教学难点：电磁波在信息社会的作用。
一、电磁波与我们的生活
电视台通过电磁波，将精彩的电视节目展现给我们。
二、电视和雷达 1电视
（1）电视的历史：
1927年，美国人研制出最早的电视机。1928年，美国通用公司生产出第一台电视机。1925年，美国开始试验发射一些电视图像，不仅小，而且模糊不清。1927年，纽约州斯克内克塔迪一家老资格的无线电台开始每周三次进行试验性广播。1939年，全国广播公司在纽约市试验广播。美国最早的电视机，荧光屏是圆形的，只有5-9英寸大，差不多要坐在电视机跟前才能看清。但是，电视很快以惊人的速度冲进了美国人的家庭（第二次世界大战中，电视的发展一度陷入停顿。1947年美国家庭中约有1．4万台电视机，1949年达到近100万台。1955年，将近3000万台，1960年，达6000万台，于1951年问世的彩色电视机 以及大屏幕电视机也进入美国人家庭。目前美国约有l．2l亿台电视机，平均不到两个人就有一台电视机）。
中国最早的电视诞生在1958年3月17日。
这天晚上，我国电视广播中心在北京第一次试播电视节目，国营天津无线电厂（后改为天津通信广播公司）研制的中国第一台电视接收机实地接收试验成功。
这台被誉为“华夏第一屏”的北京牌820型35cm电子管黑白电视机，如今摆在天津通信广播公司的产品陈列室里。我国在1958年以前还没有电视广播，国内不能生产电视机。1957年4月，第二机械工业部第十局把研制电视接收机的任务交给国营天津无线电厂，厂领导立即组织试制小组，黄仕机同志主持设计。当年，试制组多数成员只有20岁上下，他们对电视这门综合电、磁、声、光的新技术极其生疏，没有见过电视机，参考资料也很少，通过对资料、国外样机、样件的研究，他们根据当时国内元器件生产能力和工艺加工水平，制定了“电视接收和调频接收两用、通道和扫描分开供电、采用国产电子管器件”的电视机设计方案。
我国第一台电视机的试制成功，填补了我国电视机生产的空白，是我国电视机生产史的起点，今天我国已成为世界电视机生产大国。（2）电视的录制
电视在电视发射端，由摄像管（图18-14）摄取景物并将景物反射的光转换为电信号。摄像镜头把被摄景物的像投射在摄像管的屏上，电子枪发出的电子束对屏上的图像进行扫描。扫描的路线如图所示，从a开始，逐行进行，直到b。电子束把一幅图像按照各点的明暗情况，逐点变为强弱不同的信号电流。天线则把带有图像信号的电磁波发射出去。
扫描行数：普通清晰度电视（LDTV——Low Definition Television的简称）200-300线，标准清晰度电视（SDTV）500-600线，高清晰度电视（HDTV）1000线以上。（3）信号的调制与发射
调制过程见图18-17甲图。请注意，摄象机无法在屏幕上显现声音信号，因此，这里还有一个同步录音后，将声波（机械波）转换成点信号的过程。最后，图象（电）信息和声音（电）信息都要同时调制在高频载波中去。
摄像机在一秒内传送25张画面，这些画面都要通过发射设备发射出去。电视接收机也以相同的速率在荧光屏上显现这些画面。由于画面更换迅速，眼睛又有视觉暂留现象，所以我们感觉到的是连续的活动景像。⑷电视信号的接收
在电视接收端，天线收到电磁波后产生感应电流，经过调谐、解调等处理，将得到的图像信号送到显像管（图18-16），还原成景物的像。显像管里的电子枪发射的电子束也在荧光屏上扫描，扫描的方式和步调与摄像管的扫描同步。同时，显像管电子枪发射电子束的强弱受图像信号的控制，这样在荧光屏上便出现了与摄像屏上相同的像。电视机天线接收到的电磁波除了载有图像信号外，还有伴音信号。伴音信号经解调取出后送到扬声器。
电视技术还广泛应用在工业、交通、文化教育、国防和科学研究等各个方面。现代化的办公室常常用到传真机。电视传递的是活动的图像，而传真传递的是静止的图像，如图表、书信、照片等。传真的原理和电视相似，也是把图像逐点变成电信号，然后通过电话线或其他途经传送出去。介绍：数字电视和等离子电视
数字电视是电视数字化和网络化后的产物。相对于传统的模拟电视，它可以同时传输和接收多路视频信号和其他数字化信息，同时令信息数字化存储以便观众随时调用。其图像水平清晰度达到１２００线以上，声音质量也非常高。与传统的模拟电视相比，数字电视的优点体现在：第一，提高了频率资源的利用率。利用数字压缩技术可以在一个标准有线电视模拟频道中传输4—10套电视节目。第二，提高电视信号的传输和接收质量，可以保证用户接收到和前端播出效果基本相同的电视信号。第三，可以提供数据广播。第四，逐步改变观众传统的收视习惯，由被动收看到准视频点播（NVOD）收看，以至下一步的收看真正的视频点播(VOD)。频率资源的增加有利于节目数量的增加和频道的专业化，可满足不同观众群体的需要。我国将在2008年全面推进数字高清晰度电视，2010年基本实现数字化，2015年停止模拟信号的播出。观众家里只要能够收看有线电视，那么，再接上一个机顶盒就可以收看丰富多彩的数字电视了。
等离子电视（PDM——Plasma Display Monitor的简称）: 等离子（PDP）是指通过在两张薄玻璃板之间充填混合气体，施加电压使之产生离子气体，然后使等离子气体放电并与基板中的荧光体发生反应，从而产生彩色影像的电视产品。它以等离子管作为发光元件，大量的等离子管排列在一起构成屏幕，每个等离子对应的每个小室内都充有氖氙气体，在等离子管电极间加上高压后，封在两层玻璃之间的等离子管小室中的气体会产生紫外光，并激发平板显示屏上的红绿蓝三基色荧光粉发出可见光。每个等离子管作为一个像素，由这些像素的明暗和颜色变化组合使之产生各种灰度和色彩的图像，类似显像管发光。等离子电视又被称做“壁挂式电视”，不受磁力和磁场影响，具有机身纤薄、重量轻、屏幕大、色彩鲜艳、画面清晰、亮度高、失真度小、视觉感受舒适、节省空间等优点。目前，常见的等离子电视有42、52、60寸。2雷达
雷达是利用无线电波测定物体位置的无线电设备。
电磁波如果遇到尺寸明显大于波长的障碍物就要发生反射，雷达就是利用电磁波的这个特性工作的．波长越短的电磁波，传播的直线性越好，反射性能越强，因此雷达用的是微波。
雷达的天线可以转动。它向一定的方向发射不连续的无线电波（叫做脉冲）。每次发射的时间不超过1ms，两次发射的时间间隔约为这个时间的100倍。这样，发射出去的无线电波遇到障碍物后返回时，可以在这个时间间隔内被天线接收。测出从发射无线电波到收到反射波的时间，就可以求得障碍物的距离，再根据发射电波的方向和仰角，便能确定障碍物的位置了。
实际上，障碍物的距离等情况是由雷达的指示器直接显示出来的。当雷达向目标发射无线电波时，在指示器的荧光屏上呈现一个尖形脉冲；在收到反射回来的无线电波时，在荧光屏上呈现第二个尖形脉冲，如图所示。根据两个脉冲的间隔可以直接从荧光屏上的刻度读出障碍物的距离．现代雷达往往和计算机相连，直接对数据进行处理。
利用雷达可以探测飞机、舰艇、导弹等军事目标，还可以用来为飞机、船只导航。在天文学上可以用雷达研究飞近地球的小行星、慧星等天体，气象台则用雷达探测台风、雷雨云。
三、移动电话
四、因特网
五、电磁波的危害
手机的危害原因
在待机状态下，手机不断的发射电磁波，与周围环境交换信息。手机在建立连接的过程中发电磁波可能造成的伤害，手机释放的电磁辐射对脑细胞的影响，电磁辐射的遗害会不断累积﹐在十至十五年后﹐很可能出现更多因手机普及而导致的癌症病例。电磁辐射对胎儿的发育起到极大的影响。容易导致胎儿畸形和发育不良。
第四篇：高中物理磁现象和磁场教案选修3
第三章 磁场
全章概述
本章的内容，特别是对磁场性质的定量描述，是以后学习电磁学的基础。本章的内容按照这样的线索展开。磁场的性质——磁场性质的定性和定量描述——磁场对电流和运动电荷的作用——安培力和洛伦兹力的应用。
本章的重点内容是磁感应强度、磁场对电流的作用和磁场对运动电荷的作用。磁感应强度描述了磁场的性质，它比较抽象，同时也是学习中的一个难点。掌握左手定则，熟练掌握安培力和洛伦兹力方向的判断以及安培力和洛伦兹力的计算，这是学好后续课程的基础。由于高中阶段有关磁场的知识大都是通过分析、逻辑推理和理论推导得出的结论，抽象思维上的难度比较大；而电流（运动电荷）方向，磁感应强度方向及磁场对电流（运动电荷）作用力的方向分布在三维空间，这就要求大家要具备较强的空间想象能力。因此，除了掌握重点知识，突破难点知识，还要在学习的过程中自觉地提高自己的抽象思维能力、逻辑推理能力和空间想象能力。
列举磁现象在生活、生产中的应用。了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响。关注与磁相关的现代技术发展。
例1 观察计算机磁盘驱动器的结构，大致了解其工作原理。
1、了解磁场，知道磁感应强度和磁通量。会用磁感线描述磁场。例2 了解地磁场的分布、变化，以及对人类生活的影响。
2、会判断通电直导线和通电线圈周围磁场的方向。
3、通过实验，认识安培力。会判断安培力的方向。会计算匀强磁场中安培力的大小。例3 利用电流天平或其他简易装置，测量或比较磁场力。例4 了解磁电式电表的结构和工作原理。
1、通过实验，认识洛仑兹力。会判断洛仑兹力的方向，会计算洛仑兹力的大小。了解电子束的磁偏转原理以及在科学技术中的应用。
例5 观察阴极射线在磁场中的偏转。例6 了解质谱仪和回旋加速器的工作原理。
1、认识电磁现象的研究在社会发展中的作用。
3.1磁现象和磁场
新课程学习
3.1 磁现象和磁场
三维教学目标
1、知识与技能
（1）列举磁现象在生活、生产中的应用，了解我国古代在磁现象方面的研究成果及其对人类文明的影响，关注与磁相关的现代技术发展；
（2）知道磁场的基本特性是对处在它里面的磁体或电流有磁场力的作用；
（3）知道磁极和磁极之间、磁极和电流之间、电流和电流之间都是通过磁场发生相互作用的。
2、过程与方法:利用电场和磁场的类比教学，培养学生的比较推理能力。
3、情感、态度与价值观:在教学中渗透物质的客观性原理。教学重点：磁场的物质性和基本特性。教学难点：磁场的物质性和基本性质。教学方法：类比法、实验法、比较法。
教学用具：条形磁铁、蹄形磁铁、小磁针、导线和开关、电源、铁架台、投影片、多媒体辅助教学设备。教学过程：
第1节 磁现象和磁场
（一）引入新课
我国是世界上最早发现磁现象的国家。早在战国末年就有磁铁的记载。我国古代的四大发明之一的指南针就是其中之一，指南针的发明为世界的航海业作出了巨大的贡献。在现代生活中，利用磁场的仪器或工具随处可见，如我们将要学习的电流表、质谱仪、回旋加速器等。进人21世纪后，科技的发展突飞猛进、一日千里，作为新世纪的主人，肩负着民族振兴的重任，希望同学们勤奋学习，为攀登科学高峰打好扎实的基础。今天，我们首先认识磁场。
（二）进行新课
1、磁现象
教师：引导学生阅读教材“磁现象”两段，明确以下几个问题：
问题1天然磁石的主要成分是什么？永磁体吸引铁质物体的性质叫磁性。
问题2什么是永磁体、磁性和磁极？磁体有几个磁极，如何规定的？磁性最强的区域就是磁极。
2、电流的磁效应
教师：电现象和磁现象之间存在着许多相似，请你举例说明。
学生：讨论，交流，发表见解。电荷存在正负、磁体存在两极；电荷间有力的作用，且同号电荷相斥，异号电荷相吸；磁体间同样有力的作用，且同名磁极相斥，异名磁极相吸。
教师：电现象和磁现象间的相似是偶然的吗？如果你是一位物理学家，你会怎样认为呢？ 教师：引导学生阅读教材80页思考问题：
问题1人们是通过那些自然现象，开始形成了相互联系和相互转化的思想？ 问题2开始，奥斯特的实验研究均以“失败”告终，为什么？你从中有何启发？
问题3奥斯特是如何发现电流磁效应的？以前的实验为什么会失败？谈谈你的想法。奥斯特发现电流磁效应的实验有何意义，竟使安培、法拉第对奥斯特有如此高的评价？ 学生：阅读教材，讨论、交流、发表见解。
3、磁场
提问：磁体对磁体有力的作用，奥斯特的电流磁效应实验说明电流对磁体也有力的作用。这些作用力都不需要直接接触，就能产生。那么，这些作用力是怎样产生的呢？是不是不需要任何媒介物就能产生？ 答：是通过磁场产生的。
教师：你为什么会想到是通过磁场产生的？类比前面的学习谈一下自己的看法。
学生：奥斯特的电流磁效应实验说明电和磁是相互联系的。电荷的周围存在电场，电荷间通过电场产生相互作用，那么，磁体和电流的周围必然会存在磁场，磁体间、电流和磁体间则通过磁场产生相互作用。教师：既然电流的周围存在磁场，对磁体会产生力的作用，那么磁体对电流会产生力的作用吗？电流与电流之间有没有力的作用？ 学生：有。因为力是相互的。
演示：如图3.1-3所示，通电导线与磁体间发生相互作用。学生：认真观察实验，体会磁体对通电导线产生力的作用。
结论：磁场是存在于磁体或电流周围空间的一种特殊物质。磁体和电流的周围存在磁场，磁体间、电流和磁体间、电流和电流间的相互作用，都是通过磁场产生的。
问题：大家猜想一下，磁场的基本性质是什么呢？与电场的基本性质是否相似？
学生：磁场的基本性质是对放入其中的磁体或电流产生力的作用。与电场的基本性质是相似的。（电场的基本性质是对放入其中的电荷产生力的作用）
结论：电荷之间存在相互作用的力，它不是电荷之间直接发生的，而是通过电场发生的（这一结论是从电荷间相互作用的现象结合“力是物体间的相互作用”推理得出的）。通过类比，可以推断出“磁极间的相互作用也是通过磁场而发生的”磁场也具有物质性。问题：请大家思考，悬吊着的磁针为什么会指示南北呢？ 答：说明地球的周围有磁场，地磁场对磁针产生了磁场力。
4、磁性的地球
教师：地球的周围存在磁场，地球实际上就是一个巨大的磁体，它也有两个磁极，地磁南极和地磁北极。地磁场的南北极与地理的南北极并不重合。观察图3.1-4，地磁场的南北极连线与地理的南北极之间有一个偏角，叫做磁偏角。磁偏角的数值在地球上不同的地点是不同的。而且，地球的磁极在缓慢地移动，磁偏角也在缓慢地变化。
指出：许多天体和地球一样，也存在着磁场。如太阳、月亮、火星等都存在磁场。但它们的磁场有不同的特点。如火星的磁场不像地球的磁场那样是全球性的，而是局部的。因此指南针不能在火星上工作。对天体磁场的研究具有十分重要的科学意义。
5、课堂小节
6、作业：
1、完成P81 练习2、3
教后记：思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。学生素质的培养就成了镜中花，水中月。
第五篇：高中物理第十八章原子结构3氢原子光谱素材选修3-5教案
氢原子光谱
氢原子光谱（atomic spectrum of hydrogen）是最简单的原子光谱。由A.埃斯特朗首先从氢放电管中获得，后来W.哈根斯和H.沃格耳等在拍摄恒星光谱中也发现了氢原子光谱线。到1885年已在可见光和近紫外光谱区发现了氢原子光谱的14条谱线，谱线强度和间隔都沿着短波方向递减。其中可见光区有4条，分别用Hα、Hβ、Hγ、Hδ表示，其波长的粗略值分别为656.28nm（纳米）、486.13nm、434.05nm和410.17nm。
氢原子光谱是氢原子内的电子在不同能级跃迁时发射或吸收不同频率 的光子形成的光谱。氢原子光谱为不连续的线光谱。发现简史
玻尔模型描述的氢原子光谱
85年，瑞士数学教师J.巴耳末发现氢原子可见光波段的光谱巴耳末系，并给出经验公式。1908年，德国物理学家弗里德里希·帕邢发现了氢原子光谱的帕邢系，位于红外光波段的谱线。
1914年，物理学家西奥多·莱曼(Theodore Lyman)发现氢原子光谱的莱曼系，位于紫外光波段。
1922年，物理学家F.布拉开发现氢原子光谱的布拉开系，位于近红外光波段。
1924年，物理学家奥古斯特·普丰特发现氢原子光谱的普丰特系，位于远红外光波段。1953年，物理学家柯蒂斯·汉弗莱发现氢原子光谱的汉弗莱系，位于远红外光波段。光谱系列
氢原子由一个质子和一个电子构成，是最简单的原子，因此其光谱一直是了解物质结构理论的主要依据。研究其光谱，可以借由外界提供能量，使氢原子内的电子跃迁至高能级后，在跳回低能级的同时，会放出跃迁量等同两个能级之间能量差的光子，再以光栅、棱镜或干涉仪分析其光子能量、强度，就可以得到其发射光谱的明线。以一定能量、强度的光源照射氢原子，则等同其能级能量差的光子会被氢原子吸收，得到其吸收光谱的暗线。另外分析来自外太空的氢原子的光谱并非易事，因为氢在大自然中以双原子分子存在。依其发现谱线所在的能量区段可将其划分为莱曼系、巴耳末系、帕邢系、布拉开系、芬德系和汉弗莱系。光谱线公式
1885年瑞士物理学家J.巴耳末首先把上述光谱用经验公式：
红外区、可见区、紫外区的线状光谱图λ=Bn2/(n2－22)（n=3,4,5,···）表示出来，式中B为一常数。这组谱线称为巴耳末线系。当n→∞时，λ→B，为这个线系的极限，这时邻近二谱线的波长之差趋于零。1890年J.里德伯把巴耳末公式简化为： 1/λ=RH(1/22－1/n2)（n=3,4,5,···）
式中RH称为氢原子里德伯常数，其值为(1.096775854±0.000000083)×107m-1。后
氢光谱仪及氢原子可见光光谱图
来又相继发现了氢原子的其他谱线系，都可用类似的公式表示。波长的倒数称波数，单位是m-1，氢原子光谱的各谱线系的波数可用一个普遍公式表示： σ=RH(1/m2－1/n2)对于一个已知线系，m为一定值，而n为比m大的一系列整数。此式称为广义巴耳末公式。氢原子光谱现已命名的六个线系如下：
莱曼系 m=1,n=2,3,4,···紫外区
巴耳末系 m=2,n=3,4,5,···可见光区
帕邢系 m=3,n=4,5,6,···红外区
布拉开系 m=4,n=5,6,7,···近红外区
普丰特系 m=5,n=6,7,8,···远红外区
汉弗莱系 m=6,n=7,8,9,···远红外区
广义巴耳末公式中，若令T(m)=RH/m2，T(n)=RH/n2，为光谱项，则该式可写成σ=T(m)－T(n)。氢原子任一光谱线的波数可表示为两光谱项之差的规律称为并合原则，又称里兹组合原则。
对于核外只有一个电子的类氢原子（如He+，Li2+等），广义巴耳末公式仍适用，只是核的电量和质量与氢原子核不同，要对里德伯常数R作相应的变动。
当用分辨本领很高的分光仪器去观察氢原子的各条光谱线时，发现它们又由若干相近的谱线组成，称为氢原子光谱线的精细结构。它来源于氢原子能级的细致分裂，分裂的主要原因是相对论效应以及电子自旋和轨道相互作用所引起的附加能量。可由狄拉克的相对论性波动方程得到解释。由此算得氢原子的能级公式为： E=hcR/n2－hcRα2/n3－[1/(j+1/2)－(3/4)n] 式中h为普朗克常数；c为真空中的光速；R为里德伯常数；n为主量子数；j为总角动量量子数；α称为精细结构常数，其值很小，因此第二项远小于第一项。如果忽略第二项，上式就是玻尔氢原子理论的氢原子能级公式；若保留第二项，则每一主量子数为n的能级都按不同的总角动量量子数j表现出其精细结构。但这个公式中不含轨道角动量量子数l，而j=l±1/2，这说明按量子力学理论氢原子两个不同l，而n、j相同的能级具有相同的能量，对l是简并的。精细结构还与原子序数有关，氢能级的精细结构分裂比其他原子（如钠）的小。早期用高分辨光谱仪器曾观察到氢的Hα线的部分精细结构，分析后发现与量子力学理论有细微不符之处。
1947年W.兰姆和R.雷瑟福用原子束磁共振法发现氢的2S1/2比2P1/2高出1,057.8MHz，这就是著名的兰姆移位。为解释这种现象发展起了量子电动力学理论。氢光谱的研究曾促成了量子力学的发展，现在又成为推动和验证量子电动力学发展的最重要的实验方法之一。到2000年，测量氢某些谱线频率的精度已达10-13量级，由此推出的里德伯常数的精度达10-12量级。
经典理论局限 卢瑟福的核式结 电磁波连续光谱
构模型正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子散射实验。但是 连续光谱和原子发射光谱(线状光谱)比较
无法解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征。
按照经典物理学，核外电子受到原子的库仑引力的作用，不可能静止，必定以一定的速度绕核转动。电子转动引起电磁场变化，激发电磁波，以电磁波的形式辐射。因此，电子绕核转动的原子系统是不稳定的，电子失去能量，最终将落在原子核上。但是事实上原子是个稳定系统。
根据经典电动力学，电子辐射的电磁波的频率，就是它绕核转动的频率。电子转动能量越小，离原子核就越近，转动就越快。这个变化是连续的，应该可以观察到原子辐射的各种频率（波长）的光，即原子光谱应该是连续的，但实际上观察到的是分立的线状谱。经典物理学理论不可克服的内在矛盾说明，尽管经典理论能解释宏观现象，但不能解释原子的微观现象，引入新的物理观念是非常必要的。玻尔理论诠释 玻尔氢原子理论是
氢原子光谱与电子跃迁
阐述氢原子结构的半经典理论。是N.玻尔结合了M.普朗克的量子概念、丹麦物理学家 N.Bohr 里德伯－里兹组合原则和E.卢瑟福关于原子的核式结构模型，于1913年提出来的。玻尔理论的基本假定是：
① 原子核外的电子，只能在一系列无辐射的定态轨道上运动，这种特殊的力学平衡状态可以用经典力学方法处理。
② 当一个原子从一个能量为Ei的定态，跃迁到另一个能量为Ef的定态时，就产生辐射（或吸收），辐射频率v与跃迁始末的两个定态能量之间的关系由下式决定： |Ei－Ef|=hv 根据玻尔的基本假定，可以推导出氢原子光谱的巴耳末系、帕邢系、赖曼系、布拉开系、芬德系以及汉弗莱系的公式。
玻尔又假定电子与核之间的相互作用力主要是库仑力。玻尔认为，电子绕核作圆周运动。玻尔理论突破了经典概念，提出了定态、量子化条件、分立能级、能级间的跃迁等极其重要的概念，第一次从理论上解释了氢原子光谱的经验规律，成就是巨大的。另一方面，玻尔理论仍未能脱离经典理论的束缚，因而具有很大的局限性。正确的理论要建立在量子力学的基础之上。
事实上，根据量子力学，当原子处于定态时，其概率密度不随时间变化。原子的电荷密度是由它的概率密度与电子的电荷量共同决定的。一个稳定的电荷分布体系是不会产生电磁辐射的，所以定态时原子不辐射电磁波。而对于原子跃迁过程当中，经计算，可知其概率密度将会以频率v=|Em-En|/h随时间振荡，该频率恰巧也与玻尔理论所给出的相同。概率密度随时间振荡意味着在周围发现电子的概率会随时间振荡，因此原子的电荷分布也会随时间振荡，原子必定会辐射。这样我们就圆满地解释了原子跃迁时辐射（吸收）电磁波的内在机制。实验和应用
氢原子光谱是原子发射光谱，在真空管中充入少量氢气，通过高压放电，氢气可以产生可见光、紫外光和红外光，这些光经过三棱镜分成一系列按波长大小排列的线状光谱。除氢原子外，其他原子也可以产生特征发射谱线，可以利用原子的特征谱线来鉴定原子的存在。
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