2019-2020学年高中物理 第二章 原子结构 第3节 光谱 氢原子光谱课件 教科版选修3-5

第3节光谱氢原子光谱学习目标素养提炼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.了解光谱分析在科技与生活中的应用.3个概念——光谱、线状谱、连续谱1个实验规律——氢原子光谱的实验规律01课前自主梳理02课堂合作探究03随堂演练达标04课后达标检测一、光谱与光谱的几种类型1．光谱(1)光谱：复色光通过棱镜分光后，分解为一系列单色光，而且按的顺序排列成一条光带，称为光谱．(2)光谱线：每一波长的单色光在光谱中形成一条，称为光谱线．波长长短亮线2．光谱的类型(1)发射光谱①连续谱：连续分布着的包含着的各种色光的光谱．②明线光谱：在光谱中出现的由一些组成的光谱，每一条亮线称为不同原子的明线光谱是不同的．③发射光谱：连续谱和明线光谱都是由物质直接产生的光谱，所以也称为发射光谱．由波长连续分布彩色亮线光谱线发光(2)吸收光谱：让高温光源发出的白光通过温度较低的钠的蒸气，在连续谱的背景下有一些线，这是由于高温钠盐产生的蒸气吸收了白光中的一些的光而形成的谱线，称为吸收光谱．(3)原子光谱①线状谱：同一原子的发射光谱和吸收光谱都是分立的谱线，称为线状谱．②原子光谱：同一种原子的发射和吸收的线状谱位置，不同原子的线状谱位置(填“相同”或“不同”)，说明不同原子的发光频率不同，这样的谱线称为原子光谱．暗特定频率相同不同[判断辨析](1)各种原子的发射光谱都是线状谱，并且只能发出几个特定的频率．()(2)不同原子的发光频率是不一样的．()(3)太阳光谱是连续谱，氢光谱是线状谱．()√√×二、光谱分析的应用1．光谱分析：由于原子发光的频率只与有关，因此可以把某种原子的光谱当作该原子的“”，用来鉴别物质的化学组成中是否存在这种原子，含量的多少等，这种方法叫作光谱分析．2．光谱分析的特点：极为，它可以在不破坏、不接触研究对象的情况下，获取其．3．光谱分析的应用：利用光谱分析，可以发现许多元素，比如准确推测出了太阳的元素组成；在、检测等方面也有重要应用．原子结构指纹灵敏内部信息医学食品三、氢原子光谱1．广义巴尔末公式：1λ＝RH(1m2－1n2)(m＝1,2,3，…；n＝m＋1，m＋2，m＋3，…)，其中RH叫作里德伯常量．2．1895年，里德伯将巴尔末公式写为1λ＝RH(122－1n2)(n＝3,4,5,6，…)．[判断辨析](1)可以利用光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分．()(2)巴尔末公式中的n既可以取整数也可以取小数．()(3)在紫外区和红外区发现了一些新的氢原子谱线系，如赖曼系、帕邢系、布喇开系，也符合巴尔末公式的简洁和优美．()√×√要点一光谱和光谱分析1．光谱的分类光谱发射光谱连续谱线状谱吸收光谱2．几种光谱的比较比较光谱产生条件光谱形式及应用发射光谱线状谱稀薄气体发光产成的光谱一些不连续的亮线组成，不同元素的明线光谱不同(又叫特征光谱)，可用于光谱分析连续谱炽热的固体、液体和高压气体发光产成的光谱连续分布，一切波长的光都有吸收光谱炽热的白光通过温度较白光低的气体后，再色散形成的光谱用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现一些暗线(与特征谱线相对应)，可用于光谱分析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)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，太阳高层大气中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，这就形成了明亮背景下的暗线．4．原子光谱：对于同一种原子，线状谱的位置相同，不同原子的谱线位置不同，这样的谱线叫原子光谱，它只决定于原子的内部结构，也称为原子的特征谱线．5．光谱分析可用于光谱分析的光谱：明线光谱和吸收光谱．[典例1]以下说法正确的是()A．进行光谱分析可以用连续光谱，也可以用吸收光谱B．光谱分析的优点是非常灵敏而且迅速C．分析某种物质的化学组成可以使这种物质发出的白光通过另一种物质的低压蒸气取得的吸收光谱进行分析D．摄下月球的光谱可以分析出月球上有哪些元素[思路点拨](1)光谱分析只能用线状谱或吸收光谱．(2)光谱分析的方法是用白光照射被鉴定物质的低压蒸气．[解析]进行光谱分析不能用连续光谱，只能用线状光谱或吸收光谱；光谱分析的优点是灵敏而迅速；分析某种物质的组成，可用白光照射其低压蒸气产生的吸收光谱进行；月球不能发光，它只能反射太阳光，故其光谱是太阳光谱，不是月球的光谱，不能用来分析月球上的元素．故B正确．[答案]B1．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特征谱线，不会因温度、物质不同而改变，C正确．答案：C要点二氢原子光谱的实验规律及应用1．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．2．巴尔末公式(1)巴尔末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了公式1λ＝RH(122－1n2)(n＝3,4,5，…)，该公式称为巴尔末公式．(2)巴尔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．巴尔末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状谱，即辐射波长的分立特征．3．其他谱线：除了巴尔末系，氢原子光谱在红外区和紫外区的其他谱线，也都满足与巴尔末公式类似的关系式．[典例2](多选)下列关于巴尔末公式1λ＝RH(122－1n2)的理解，正确的是()A．此公式是巴尔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，也适用于其他原子光谱的分析[解析]此公式是巴尔末在研究氢原子光谱时在可见光区的四条谱线中得到的，只适用于氢原子光谱的分析，A对，D错；公式中n只能取大于等于3的整数，λ不能连续取值，故氢原子光谱是线状谱，B错，C对．[答案]AC2．氢原子光谱巴尔末系最小波长与最大波长之比为()A.59B.49C.79D.29解析：由巴尔末公式1λ＝RH(122－1n2)(n＝3,4,5，…)知当n→∞时，有最小波长λ1，1λ1＝RH122，当n＝3时，有最大波长λ2，1λ2＝RH(122－132)，得λ1λ2＝59.答案：A1．(原子光谱的产生)(多选)下列光谱中属于原子光谱的是()A．太阳光谱B．放电管中稀薄汞蒸气产生的光谱C．白炽灯的光谱D．酒精灯中燃烧的钠蒸气所产生的光谱解析：放电管中稀薄汞蒸气产生的光谱、酒精灯中燃烧的钠蒸气产生的光谱分别是由汞蒸气、钠蒸气发光产生的，均是原子光谱，故选项B、D对．答案：BD2．(光谱的理解)(多选)关于光谱，下列说法正确的是()A．炽热的液体发射连续光谱B．明线光谱和暗线光谱都可以用来对物质进行分析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光谱解析：炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱，故选项A正确；每种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光，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，因此吸收光谱中的暗谱线，也是原子的特征谱线，可以用来光谱分析，选项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，选项C错误；发射光谱有连续光谱和明线光谱，选项D错误．答案：AB3．(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，它们没有关系解析：高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，A错误；某种物质发光的线状谱中的亮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错误．答案：B4．(氢原子光谱的实验规律)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解析：氢原子光谱是线状谱，是一系列波长不连续的、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，选项B正确，A、C错误；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，选项D错误．答案：B