高中物理 第十八章 原子结构 第3节 氢原子光谱学案 新人教版选修3-5.doc

3氢原子光谱1了解光谱、连续谱和线状谱等概念。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性。在太阳光下，如果我们用一个玻璃棱镜放在水平面上，在棱镜的背面会看到彩色的光带，你知道这种现象是如何产生的吗？光的色散提示：这是一种光的色散现象。白光为复色光，是由七种颜色的光复合而成，复色光分解为单色光的现象叫做光的色散，形成的彩色光带称为光谱。1光谱(1)定义：用光栅或棱镜把各种颜色的光按_展开，获得光的波长(频率)和_分布的记录，即光谱。(2)分类：有些光谱是一条条的亮线，这样的亮线叫_，这样的光谱叫_。有的光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连在一起的光带，这样的光谱叫做_。(3)特征谱线：各种原子的发射光谱都是线状谱，说明原子只发出几种_的光。不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的_是不一样的，因此这些_称为原子的特征谱线。(4)光谱分析：利用原子的_来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法称为光谱分析。2氢原子光谱的规律(1)研究光谱的意义：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：_。(3)巴耳末公式的意义：巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的_，即辐射波长的分立性。3经典理论的困难(1)卢瑟福核式学说的成就：卢瑟福的核式结构模型正确地指出了_的存在，很好地解释了_实验。(2)困难：经典的物理学既无法解释原子的_，又无法解释原子光谱的_特征。答案：1(1)波长强度(2)谱线线状谱连续谱(3)特定频率发光频率亮线(4)特征谱线2(1)原子结构(2)r()，n3,4,5，(3)线状光谱3(1)原子核粒子散射(2)稳定性分立一、光谱的分类和光谱分析1光谱的分类2线状谱和连续谱的不同之处线状谱连续谱形状特征一条条分立的谱线连在一起的光带组成某些特定频率的谱线，不同元素的线状谱线不同一切波长的光都有应用可用于光谱分析不能用于光谱分析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，这就形成了连续谱背景下的暗线。4光谱分析(1)优点：灵敏度高，分析物质的最低量达1010 g。(2)应用：应用光谱分析发现新元素。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。应用光谱分析鉴定食品优劣。某种原子线状光谱中的亮线与其吸收光谱中的暗线是一一对应的，两者均可用来作光谱分析。二、氢原子光谱光谱巴尔末公式r()(n3,4,5)式中n只能取大于等于3的整数，里德伯常量r1.10107 m1规律1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2在巴尔末线系中n值越大，对应的波长越短，即n3时，对应的波长最长3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类型一 光谱的基础知识【例题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的吸收光谱，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；光谱分析只能是线状谱和吸收光谱，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题后反思：要明确光谱和物质发光的对应关系，炽热的固体、液体和高压气体产生的是连续光谱，而稀薄气体产生的是线状谱。类型二 巴耳末公式的理解与应用【例题2】 在可见光范围内，氢原子光谱中波长最长的2条谱线所对应的基数分别为n1、n2。(1)它们的波长各是多少？(2)其中波长最长的光对应的光子能量是多少？点拨：巴尔末公式r()是反映可见光范围内氢原子发光规律的，n越小对应的波长越长，光子能量由h确定。解析：(1)谱线对应的n越小，波长越长，故氢原子光谱中波长最长的2条谱线所对应的基数分别为n13，n24。当n13时，1.10107() m1解得16.5107 m。当n24时，1.10107() m1解得24.8107 m。(2)n13时，对应着氢原子巴尔末系中波长最长的光，因此hh j3.061019 j。答案：(1)6.5107 m4.8107 m(2)3.061019 j题后反思：巴耳末公式是求解氢原子发光的依据。触类旁通：在例题2中，两条可见光中n等于几的能量大？能量大的可见光的频率是多大？触类旁通答案：46.251014 hz1对于巴尔末公式的理解，正确的是()。a此公式是巴尔末在研究氢光谱特征时发现的b公式中n可取任意值，故氢光谱是连续谱c公式中n只能取大于等于3的整数值，故氢光谱是线状谱d公式不但适用于氢光谱的分析，也适用于其他原子的光谱2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线状光谱和吸收光谱都可以对物质进行分析d摄下月球的光谱可以分析出月球上有哪些元素3下列关于光谱的说法正确的是()。a炽热固体、液体和高压气体发出的光谱是连续谱b各种原子的线状谱中的明线和它的吸收谱中的暗线必定一一对应c气体发出的光只能产生线状谱d甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气可得到甲物质的吸收光谱答案：1ac此公式是巴尔末在研究氢光谱在可见光区的14条谱线时得到的，只适用于氢光谱的分析，且n只能取大于等于3的整数，则不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱。2bc光谱分析常用来反映原子的特征，谱线既可以用线状谱也可以用吸收光谱，但不能用连续谱，选项a错误，c正确；利用光谱分析时，样品中元素达到1010 g就可以被检测得到，灵敏度很高，选项b正确；月球本身不发光，它的光是反射的太阳光，故通过分析月球的光谱可以分析太阳的大气中所含的元素，但分析不出月球上有哪些元