2019-2020学年高中物理 第3章 原子结构之谜 第3节 氢原子光谱课件 粤教版选修3-5

第三节氢原子光谱1．原子的核式结构学说是卢瑟福根据以下哪个实验或现象提出来的()A．光电效应实验B．氢原子光谱实验C．α粒子散射实验D．天然放射现象【答案】C【解析】卢瑟福根据α粒子散射实验得到了原子的核式结构模型．2．(多选)关于卢瑟福核式结构学说的内容，下列说法中正确的是()A．原子是一个质量均匀分布的球体B．原子的质量几乎全部集中在原子核内C．原子的正电荷全部集中在一个很小的核内D．原子核的半径约为10－10m【答案】BC【解析】原子由原子核和电子组成，原子核集中了原子的全部正电荷和几乎全部质量．原子半径数量级为10－10m，原子核半径数量级为10－15m.3．如图所示，X表示金原子核，α粒子射向金核被散射，若它们的入射时的动能相同，其偏转轨道可能是图中的()【答案】D【解析】α粒子离金核越远其斥力越小，轨道弯曲就越差，故选项D正确．4．1911年卢瑟福依据α粒子散射实验中α粒子发生了________(填“大”或“小”)角度散射现象，提出了原子的核式结构模型．若用动能为1MeV的α粒子轰击金箔，则其速度约为____________m/s.(质子和中子的质量均为1.67×10－27kg，1MeV＝1×106eV)【答案】大6.9×106【解析】通过α粒子散射实验可观察到的现象是：绝大多数α粒子几乎不偏转，有少数α粒子发生大角度偏转，甚至有的原方向返回．α粒子由两个质子和两个中子构成，由动能Ek＝12mv2得，α粒子的速度：v＝2Ekm＝2×106×1.6×10－194×1.67×10－27m/s＝6.9×106m/s.一、氢原子光谱的巴耳末系1．氢光谱的获得：在充有稀薄氢气放电管两极间加上2kV～3kV的高压，使氢气放电，氢原子在________的激发下发光，再通过________观察光谱．2．光谱的特点(1)可见光区有四条，大部分在________区．(2)光谱是几条分离的________．电场分光镜紫外亮线3．谱线间的规律——巴耳末公式1λ＝______________，n＝3,4,5…式中R称为里德伯常量，R＝1.097×107m－1.4．巴耳末系：一系列符合_____________的光谱线的统称．R122－1n2巴耳末公式二、氢原子光谱的其他线系自从发现巴耳末系后，人们又在紫外区，红外区及近红外区发现了氢原子的其他线系，分别是____________、________、________、________，这些线系统一的公式为：_____________，式中m、n均为正整数，且nm，此式称为广义巴耳末公式，也可以表示为1λ＝T(m)－T(n)，式中T(m)＝_______，T(n)＝________称为光谱项．莱曼系帕邢系布喇开系普丰德系1λ＝R1m2－1n2Rm2Rn2三、原子光谱1．原子光谱：某种原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的________，这种光谱称为____________．2．每种原子都有自己特定的____________，不同的原子，其原子光谱均________．3．通过对光谱的分析可鉴别不同的____________，确定物体的化学组成并发现________．光谱原子光谱原子光谱不相同原子新元素为什么对光谱分析可以鉴别不同的原子、确定物质的化学组成？【答案】因为每种原子都有自己特定的原子光谱，不同的原子其原子光谱不同，其亮线位置不同，条数不同，称为特征谱线．氢原子光谱1．巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝R122－1n2，n＝3,4,5，…可见n取整数，不能取连续值，故波长也只能是分立的值．2．除巴耳末系之外，处于紫外区的莱曼系，处于近红外区的帕邢系，及处于红外区的布喇开系等也都属于氢原子光谱，这些谱线的波长公式也都与巴耳末公式相类似．它们分别是：莱曼系(在紫外区)：1λ＝R112－1n2，n＝2,3,4，…帕邢系(在近红外区)：1λ＝R132－1n2，n＝4,5,6，…布喇开系(在红外区)：1λ＝R142－1n2，n＝5,6,7，…普丰德系(在红外区)：1λ＝R152－1n2，n＝6,7,8，…这些线系可用统一公式表示为：1λ＝R1m2－1n2称为广义巴耳末公式，其中Rm2、Rn2称为光谱项．3．氢原子光谱的特点(1)从红外区到紫外区呈现多条具有确定波长的谱线Hα、Hβ、Hγ、Hδ等．利用专门的仪器和方法，可以测得它们的波长．(2)从长波到短波，Hα～Hδ等谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性．例1在可见光范围内氢原子发光的波长最长的2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？解析：当n＝3,4时，氢原子发光所对应的波长最长．当n＝3时，1λ1＝1.10×107×122－132，解得λ1＝6.5×10－7m.当n＝4时，1λ2＝1.10×107×122－142，解得λ2＝4.8×10－7m.除巴耳末系外，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，即1λ＝R1a2－1n2，其中a分别为1,3,4，…对应不同的线系，由此可知氢原子光谱是由一系列线系组成的不连续的线状谱．【题后反思】在计算氢原子发出的某一线系的光的波长时，需首先明确为哪一线系，选用相应的公式1λ＝R1a2－1n2，n的取值只能为整数且大于a.1．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＝1.097×107m－1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求：(1)n＝6时，对应的波长？(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？【答案】(1)1.09×10－6m(2)3×108m/s2.75×1014Hz【解析】(1)由帕邢系公式1λ＝R132－1n2，当n＝6时，得λ＝1.09×10－6m.(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，由v＝λT＝λf，得f＝vλ＝cλ＝3×1081.09×10－6Hz＝2.75×1014Hz.1．原子光谱：稀薄气体通电后可以发光并产生固定不变的光谱，这种光谱被称为原子光谱．每种原子都有自己特定的原子光谱．不同的原子，其原子光谱均不相同．因而原子光谱被称为原子的“指纹”．利用原子光谱进行光谱分析可以精确分析样品中包含哪些元素，确定物体的化学组成并发现新元素．光谱及光谱分析2．光谱分析：可用作光谱分析的原子光谱主要有两种：一种是明线光谱，它是稀薄气体发光直接产生的；另外一种是吸收光谱，它是原子的吸收光谱中的每一条暗线跟该原子明线光谱中的一条明线相对应，即原子只能释放出某种特定频率的光，也只能吸收某种特定频率的光，而且释放的光和吸收的光的频率是相同的．例2太阳的光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线．产生这些暗线是由于()A．太阳表面大气层中缺少相应的元素B．太阳内部缺少相应的元素C．太阳表面大气层中存在着相应的元素D．太阳内部存在着相应的元素解析：太阳光谱中的暗线是由于太阳内部发出的强光经过温度较低的太阳大气层时产生的，表明太阳大气层中含有与这些特征谱线相应的元素．答案：C【题后反思】太阳光谱是吸收光谱，不是连续的．通过太阳光谱中的暗线与发射光谱的明线相对应，可确定太阳大气的组成．2．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谱，可以确定月亮的化学组成【答案】B【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谱，D项错误．