18.3-氢原子光谱(课堂)

新课标高中物理选修3－5第十八章原子结构3氢原子光谱人教版《物理》选修3-5问题呈现卢瑟福所提出的原子核式结构是什么？电子在原子绕周围怎样运动？它的能量怎样变化？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。3氢原子光谱人教版《物理》选修3-5光谱分类1发射光谱观察物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。(1)连续光谱现象由连续分布的一切波长的光组成特点整个光谱区域都是亮的产生炽热的固体、液体及高压气体的光谱案例白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水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。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。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。3氢原子光谱人教版《物理》选修3-52吸收光谱观察现象光谱区域存在一条条暗线特点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（线状光谱）相对应。产生高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过物质时，某些波长的光被物质吸收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。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平行光管标度管三棱镜观察管分光镜吸收光谱钠蒸气光谱中产生的一组暗线，每条暗线的波长都跟那种气体原子的特征谱线相对应。原子光谱的不连续性反映出原子结构的不连续性，所以光谱分析也可以用于探索原子的结构。光谱发射光谱定义：由发光体直接产生的光谱连续光谱｛产生条件：炽热的固体、液体和高压气体发光形成的光谱的形式：连续分布，一切波长的光都有线状光谱｛（原子光谱）产生条件：稀薄气体发光形成的光谱光谱形式：由不连续的明线组成，不同元素的明线光谱不同（又叫特征光谱）吸收光谱定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱产生条件：炽热的白光通过温度比白光低的气体后，再色散形成的光谱形式：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）3、总结各种光谱的特点及成因：4、光谱分析1）由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定物质的组成成分。这种方法叫做光谱分析。2）光谱分析法由基尔霍夫开创。3）优点：灵敏度高。样本中一种元素的含量达到10-10g时就可以被检测到。因此光谱分析可以用来确定样品中包含哪些元素，这种方法非常灵敏，利用光谱还能确定遥远星球的物质成分．漆碗：第三文化层（距今6500～6000年）．利用红外光分析其表面，其光谱图和马王堆汉墓出土漆皮的裂解光谱图相似．X射线照射激发荧光，通过分析荧光判断越王勾践宝剑的成分．观察光谱实验气体放电管：玻璃管中稀薄气体的分子在强电场的作用下会电离，成为自由移动的正负电荷，于是气体变成导体，导电时会发光。这样的装置叫做气体放电管。氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。二、氢原子光谱的实验规律1885年，巴耳末对当时已知的，在可见光区的4条谱线作了分析，发现这些谱线的波长可以用一个公式表示：特点1.几种特定频率的光2.光谱是分立的亮线除了巴耳末系，后来发现的氢光谱在红外和紫个光区的其它谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。×7-1R=1.1010m其中叫里德伯常量巴耳末公式:氢原子光谱的其他线系莱曼线系221111nR,4,32，n红外区还有三个线系帕邢系221311nR,6,5,4n布喇开系221411nR，7,6,5n普丰特系221511nR，，87,6n紫外线区核外电子绕核运动辐射电磁波电子轨道半径连续变小原子不稳定辐射电磁波频率连续变化事实上：原子是稳定的、原子光谱是线状谱。三、经典物理的困难卢瑟福原子核式模型很好地解释了α粒子散射实验。但是，由经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征。1、在实际生活中，我们可以通过光谱分析来鉴别物质和物质的组成成分。例如某样本中一种元素的含量达到10-10g时就可以被检测到。那么我们是通过分析下列哪种谱线来鉴别物质和物质的组成成分的（）A连续谱B线状谱C特征谱线D任意一种光谱BC2、下列说法正确的是（）A、通过光栅或棱镜可以把光按波长展开，从而获得光的波长成分的记录，这就是光谱。即光谱与光强度无关。B、通过光栅或棱镜可以把光按波长展开，从而获得光的波长成分和强度分布记录，这就是光谱。即光谱不仅记录了光的波长分布，还记录了强度分布。C、在研究太阳光谱时发现太阳光谱中有许多暗线，这说明了太阳内部缺少对应的元素。D、在研究太阳光谱时发现太阳光谱中有许多暗线，这些暗线与某些元素的特征谱线相对应，这说明了太阳大气层内存在对应的元素。BD3根据巴耳末公式，指出氢原子光谱在可见光范围内波长最长的两条谱线所对应的n，它们的波长各是多少？氢原子光谱有什么特点？