高中物理课件----氢原子光谱

第十八章第3节新知预习·巧设计名师课堂·一点通创新演练·大冲关随堂检测归纳小结课下作业综合提升要点一要点二返回返回返回1．知道光谱、线状谱、连续谱、吸收光谱、光谱分析等概念。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。返回[读教材·填要点]1．光谱及其应用项目内容定义用或可以把光按展开，获得光的和分布的记录，即光谱分类线状谱：由一条条的组成的光谱连续谱：由连在一起的组成的光谱光栅棱镜波长波长(频率)强度亮线光带返回项目内容原子的特征谱线各种原子的发射光谱都是，说明原子只发出几种的光。不同原子的亮线位置是的，说明不同原子的发光频率是的，光谱中的亮线称为原子的应用光谱分析：利用原子的来鉴别物质和确定物质的优点：高，样本中一种元素的含量达到10－就可被检测到线状谱特定频率不同不一样特征谱线特征谱线组成成分灵敏度返回[关键一点]连续谱含有可见光的一切波长，不具有原子的特征谱线，不能用来进行光谱分析。2．氢原子光谱的实验规律(1)许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索的重要途径。(2)巴耳末公式：1λ＝(n＝3,4,5…)，式中R叫里德伯常量，其值为R＝1.10×107m－1。(3)巴耳末公式的意义：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。[关键一点]氢原子光谱中有很多条谱线，巴耳末公式仅是氢原子光谱在可见光区谱线所满足的规律。原子结构分立R(122－1n2)返回3．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，很好地解释了实验。(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。[关键一点]原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾说明这一模型还不完善。预示着原子世界有一个不同于经典物理学的理论。原子核α粒子散射稳定性分立特征返回[试身手·夯基础]1．通过光栅或棱镜获得物质发光的光谱，光谱()A．按光的波长顺序排列B．按光的频率顺序排列C．按光子质量的大小排列D．按光子能量的大小排列解析：由于光谱是将光按波长展开，而波长与频率相对应，故A、B正确；光子没有质量，故C错误；由爱因斯坦的光子说可知光子的能量与光子频率相对应，D正确。答案：ABD返回2．对原子光谱，下列说法不正确的是()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．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，各种原子都有自己的特征谱线；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。故选B。答案：B．返回3．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．公式不但适用于氢原子光谱的分析，也适用于其他原子的光谱返回解析：此公式是巴耳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，因此λ不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱，选AC。答案：AC返回4．卢瑟福的核式结构模型正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子散射实验结果，但却与经典电磁理论产生了矛盾，矛盾集中表现在两个方面，一是_____，二是___________。5．计算巴耳末系中，当n＝5时氢原子光谱线的波长。答案：原子的稳定性原子光谱的分立特征解析：当n＝5时，由巴耳末公式有1λ＝R(122－152)，则λ＝10.21R＝10.21×1.10×107m＝4.33×10－7m。答案：4.33×10－7m返回返回1.光谱的分类返回2．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)对太阳光谱的解释：阳光中含有各种颜色的光，但当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气含有的元素会吸收它自己特征谱线的光，然后再向四面八方发射出去，到达地球的这些谱线看起来就暗了，这就形成了连续谱背景下的暗线。返回3．光谱分析的应用(1)应用光谱分析发现新元素。(2)鉴别物体的物质成分；研究太阳光谱时发现了太阳中存在钠、镁、铜、锌、镍等金属元素。(3)应用光谱分析鉴定食品优劣。[名师点睛](1)每种原子都有其特定的原子谱线，该谱线与原子所处状态无关。(2)由于每种原子的线状谱与吸收谱一一对应，光谱分析中既可以用线状谱，也可用吸收谱。返回1．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，不能用连续光谱D．我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分[思路点拨]根据各类光谱的形成和特点进行分解。返回[解析]太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续光谱经过太阳大气层时产生吸收的光谱，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光谱，A项错误；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，D项错误；光谱分析只能是明线光谱和吸收光谱，连续光谱是不能用来作光谱分析的，所以C项正确；煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯都是稀薄气体发出的光，产生的光谱都是线状谱，B项正确。[答案]BC返回解决光谱和光谱分析的问题，应从分析光谱成因入手，理解不同谱线的特征。(1)连续谱和线状谱都是物体直接发光产生的光谱，同属发射光谱。连续谱由炽热的固体、液体和高压气体直接发光形成，光谱为一条光带，含有各种频率的光。线状谱是由稀薄气体或金属蒸气产生的。光谱是一些不连续的亮线，仅含有一些特定频率的光。线状谱中每条光谱线对应着一种频率，不同元素的原子产生的线状谱不同，因而可以用线状谱来确定物质的成分。返回(2)太阳光谱是吸收光谱。吸收光谱是由高温物体发出的白光通过低温物质，某些波长的光被吸收后产生的光谱，光谱是在连续谱的背景下有若干暗线，而这些暗线与线状谱的亮线一一对应，因而吸收光谱中的暗线也是该元素原子的特征谱线。返回1．氢原子的光谱从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图18－3－1所示。图18－3－1返回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。巴耳末对放电的氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式，该公式称为巴耳末公式：1λ＝R(122－1n2)(n＝3、4、5、6…)式中n只能取整数最大值为16，最小值为3，R称为里德伯常量R＝1.10×107m－1。返回(1)巴耳末线系的14条谱线都处于可见光区。(2)在巴耳末线系中n值越大，对应的波长λ越短，即n＝3时，对应的波长最长；n＝16时，对应的波长最短。[名师点睛]除了巴耳末系，氢原子在红外和紫外光区也有类似的谱线系，也都满足与巴耳末公式类似的关系式。返回2．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＝1.10×107m－1。若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求：(1)红外区内原子发光的最长波长。(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多少？n＝6时，传播频率为多大？[审题指导]由帕邢系公式可知n越小，对应的波长越长；电磁波在真空中的传播速度都等于光速c。返回[解析](1)由公式1λ＝R(132－1n2)有n＝4时，1λ1＝1.10×107×(132－142)m－1解得λ1＝1.87×10－6m(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，n＝6时，1λ2＝1.10×107×(132－162)m－1解得λ2＝1.09×10－6m由c＝λ2T＝λ2ν，得ν＝cλ2＝3×1081.09×10－6Hz＝2.75×1014Hz。[答案](1)1.87×10－6m(2)3×108m/s2.75×1014Hz返回在计算氢原子发出的某一线系的光的波长时，它们满足的公式都是类似的，即1λ＝R(1a2－1n2)。但n的取值只能为整数且大于a。返回返回点击下图进入随堂检测归纳小结返回点击下图进入课下作业综合提升