高二物理人教版选修3-5课件：第十八章 3 氢原子光谱

第十八章原子结构目标定位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.3.能说出经典物理学在解释原子的稳定性和原子光谱分立特性上的困难．学案3氢原子光谱知识探究自我检测根据经典的电磁理论，原子的光谱是怎样的？而实际看到的原子的光谱是怎样的？答案根据经典电磁理论，原子可以辐射各种频率的光，即原子光谱应该是连续的，而实际上看到的原子的光谱总是分立的线状谱．一、光谱和光谱分析知识探究问题设计要点提炼1．光谱的定义用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱．波长2．光谱的分类和比较光谱分类产生条件光谱形式发射光谱连续谱炽热固体、液体和高压气体发光形成分布，一切波长的光都有线状谱(原子光谱)稀薄气体发光形成一些的亮线组成．不同元素谱线不同(又叫特征谱线)连续不连续光谱分类产生条件光谱形式发射光谱吸收光谱炽热的白光通过温度较低的气体后，某些波长的光被后形成用分光镜观察时，见到连续谱背景上出现一些(与特征谱线对应)吸收暗线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，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它自己特征谱线的光，这就形成了连续谱背景下的．暗线吸收暗线4．光谱分析由于每种原子都有自己的，可以利用它来鉴别物质和确定物质的，这种方法称为光谱分析．(1)优点：灵敏度，样本中一种元素的含量达到10－10g时就可以被检测到．(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：和．特征谱线组成成分高线状谱吸收光谱二、氢原子光谱的实验规律1．巴耳末公式1λ＝，n＝3,4,5，…式中R叫做里德伯常量，实验值为R＝1.10×107m－1.(1)公式特点：第一项都是；(2)巴耳末公式说明氢原子光谱的波长只能取，不能取．巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的特征．分立值连续值分立122R(122－1n2)2．其他公式氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线满足与巴耳末公式类似的关系式．如莱曼系在紫外光区，公式为1λ＝R112－1n2，其中n＝2,3,4，…三、经典理论的困难1．核式结构模型的成就：正确地指出了的存在，很好地解释了．2．困难：经典物理学既无法解释原子的，又无法解释原子光谱的．原子核α粒子散射实验稳定性分立特征典例精析例1关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是()A．太阳光谱和白炽灯光谱都是连续谱B．霓虹灯产生的是线状谱C．进行光谱分析时，只能用明线光谱D．同一元素吸收光谱的暗线与线状谱的位置是一一对应的一、光谱和光谱分析解析太阳光谱是吸收光谱，可进行光谱分析；白炽灯光产生的是连续谱；霓虹灯管内充有稀薄气体，产生的光谱为线状谱．答案BD例2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而产生的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解析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，所以分析太阳光谱可知太阳大气层的物质组成．答案AB二、氢原子光谱的实验规律例3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．答案CD例4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解析由巴耳末公式1λ＝R122－1n2n＝3,4,5，…当n→∞时，有最小波长λ1，1λ1＝R122，当n＝3时，有最大波长λ2，1λ2＝R122－132，得λ1λ2＝59.A课堂要点小结1234自我检测1．(光谱和光谱分析)对原子光谱，下列说法正确的是()A．原子光谱是连续的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，但各种原子的原子光谱可能是相同的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错误；各种原子都有自己的特征谱线，故B、C均错误；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．答案D123412342．(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1234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明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；1234高温物体发出的光通过其它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．答案B12343．(氢原子光谱的实验规律)下列说法正确的是()A．所有氢原子光谱的波长都可由巴耳末公式求出B．巴耳末公式中的n可以连续取值C．巴耳末系是氢原子光谱中的不可见光部分D．氢原子光谱是线状谱的一个例证D12344．(氢原子光谱的实验规律)氢原子光谱除了巴耳末系外，还有莱曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为1λ＝R(132－1n2)，n＝4,5,6，…，R＝1.10×107m－1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求n＝6时，对应的波长为多大？解析由帕邢系的公式1λ＝R(132－1n2)，当n＝6时，得λ≈1.09×10－6m.答案1.09×10－6m