氢原子光谱

氢原子光谱教学目标了解光谱、连续谱和线状谱等概念知道氢原子光谱的实验规律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力特性让学生进一步体会物理规律是在接受实践检验的过程中不断地发展和完善的教学重点教学难点氢原子光谱的实验规律经典理论的困难卢瑟福所提出的原子核式结构是什么？①原子的中心有一个带正电的原子核②它集中了原子的全部正电荷和几乎全部质量③电子则在核外空间运动电子在核的周围怎样运动？它的能量怎样变化？知道什么是发射光谱，吸收光谱知道什么是线状谱、连续谱了解光谱分析的作用光谱的分类光谱牛顿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光谱：用光栅或棱镜把光按波长分开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录。（有时候只记录波长成分）光谱的分类光谱分为发射光谱和吸收光谱发射光谱：物体发光直接产生的光谱①连续光谱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实例：白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水光谱的分类光谱分为发射光谱和吸收光谱发射光谱：物体发光直接产生的光谱②线状光谱（明线光谱）只含有一些不连续的亮线的光谱，线状谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。产生：稀薄气体或金属的蒸汽的发射光谱线状光谱由游离状态的原子发射的，也叫原子光谱实例：霓虹灯发出的光光谱的分类几种原子的发射光谱①各种原子的发射光谱都是线状光谱，说明原子只发出几种特定频率的光。②不同原子的亮线位置（谱线）不同，说明不同原子的发光频率不同。因此线状光谱的谱线被称为原子的特征谱线。光谱的分类光谱分为发射光谱和吸收光谱吸收光谱高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过低温物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱。现象：光谱区域存在一条条暗线光谱的分类光谱分为发射光谱和吸收光谱吸收光谱光谱的分类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（线状光谱）中的一条明线相对应。氢的发射光谱氢的吸收光谱吸收光谱也是原子的特征谱线太阳光谱是吸收光谱光谱分析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化学组成。这种方法叫做光谱分析。实例：利用太阳光的吸收光谱可以研究太阳高层大气层所含元素光谱分析光是原子内部电子的运动产生的，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。优点：灵敏度高样本中一种元素的含量达到时就可以被检测到原子的特征光谱光谱分析利用白炽灯的光谱，能否检测出灯丝的成分？不能，白炽灯的光谱是连续谱，不是原子的特征谱线，因而无法检测出灯丝的成分观察光谱的实验装置光谱分析仪气体放电管金属导杆感应圈电源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。知道发射氢原子光谱的实验装置知道氢原子光谱的实验规律知道巴尔末公式总结了氢原子光谱的波长氢原子光谱的实验规律氢原子光谱的实验规律从氢气放电管可以获得氢原子光谱可见光区氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单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：巴耳末公式可见光区氢原子光谱的实验规律巴耳末公式里德伯常量n的两层含义：①每一个n值分别对应一条谱线。②n只能取正整数3，4，5······，不能取连续值，反映了原子光谱波长的分立特性（线状光谱）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，即辐射波长的分立特征氢原子光谱的实验规律巴耳末公式里德伯常量n6的符合巴耳末公式的光谱线大部分在紫外区适用区域：可见光区、紫外线区巴耳末系：人们把一系列符合巴耳末公式的光谱线统称为巴耳末系除了巴耳末系，后来发现的氢光谱在红外和紫外光区的其它谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式氢原子光谱的实验规律判断下列说法是否正确（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）可以利用光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分（3）光是由原子核内部的电子运动产生的，光谱研究时探索原子核内部结构的一条重要途径（4）稀薄气体的分子在强电场的作用下会变成导体并发光（5）巴耳末公式中的n既可以取整数也可以取小数巴尔末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱。即辐射波长的分离特征。卢瑟福的核式结构模型正确地指出了原子核的存在，很好的解释了粒子的散射实验。但是用卢瑟福的核式结构模型和经典力学、电磁学的理论，却无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征。了解用经典理论无法解释原子的稳定性了解用经典理论无法解释氢原子光谱的分立特征经典理论的困难经典理论的困难经典理论认为核外电子绕核运动辐射电磁波，损失能量电子轨道半径连续变小最终落在原子核上原子不稳定事实原子是稳定的经典理论的困难经典理论认为电子轨道的变化是连续的辐射电磁波的频率等于绕核运动的频率，连续变化原子光谱应该是连续光谱事实原子光谱是不连续的线状谱问题与练习什么是线状谱，什么是连续谱？原子的发射光谱是怎样的光谱？不同原子的发射光谱是否有可能相同？由不连续的亮线组成的光谱叫线状谱。由波长连续分布的光组成的连在一起的光带叫连续谱。原子的发射光谱时线状光谱。不同原子的发射光谱不相同问题与练习根据巴耳末公式，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？由巴耳末公式可知，氢原子光谱在可见光范围内波长最长的2条谱线所对应的n应为3、4当n=3时，得当n=4时，得氢原子光谱时分立的线状谱。它在可见光区的谱线满足巴耳末公式，在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式问题与练习经典物理学在解释原子光谱时遇到了什么困难？经典物理学在解释原子光谱时线状谱时遇到了困难。按照经典电磁理论，电子在核外做加速运动，应该辐射电磁波，电子能量逐渐减少，电子绕核运行的轨道半径也要减小，电子将沿螺旋线轨道落入原子核。电子绕核运行辐射电磁波的频率等于电子绕核运行的频率。随着轨道半径连续变化，绕核频率也连续变化，辐射电磁波的频率也连续变化，由此可以退出：原子光谱时连续谱。这与原子光谱时线状谱的实验事实相矛盾