高中物理 第二章 原子结构 2.3 光谱 氢原子光谱课件 教科版选修35.ppt

3光谱氢原子光谱 一 光谱1 定义 复色光通过棱镜分光后 分解为一系列 而且按 的顺序排列成一条光带 称为光谱 2 发射光谱 1 线光谱 的线状光谱 2 连续光谱 光带组成的光谱 单色光 波长长短 分立 连续的彩色 3 吸收光谱 在连续的彩色背景下有一些 的光谱 4 原子光谱 只有对于同一种原子 的位置才是 的 这种谱线称为原子光谱 5 光谱分析 由于原子发光的频率只与 有关 因此某种原子的光谱可用来鉴别物质中 这种原子 含量的多少 暗线 线光谱 相同 原子结构 是否存在 二 氢原子光谱1 许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的 因此光谱研究是探索原子结构的一条重要途径 2 巴尔末公式 n 3 4 5 其中rh叫作 其值为rh 1 0973731568548 107m 1 里德堡常数 3 巴尔末公式的意义 以简洁的形式反映了氢原子的线光谱 即辐射波长的 特征 分立 想一想 在巴尔末系中 光谱线的波长最长和最短时所对应的n的取值是多少 提示 由巴尔末公式 n 3 4 5 可知 当n 3时 波长最长 当n 时 波长最短 知识点一 光谱的分类和光谱分析思考探究 观察以上三幅图片 请思考以下问题 1 白炽灯泡发出的强光经过分光镜后会获得光谱 其光谱对应的是哪幅图 2 在酒精灯的火焰上撒一些钠盐后 光经过分光镜后也会获得光谱 其光谱对应的是哪幅图 3 用弧光灯发出的白光照射钠蒸气后 光经过分光镜后也会获得光谱 其光谱对应的是哪幅图 归纳总结 1 光谱的分类 2 线光谱和连续谱的不同之处 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 原子光谱 不同元素的原子产生的明线光谱是不同的 但同种元素的原子产生的明线光谱却相同 说明每种原子只能发射其本身特征的某些波长的光 因此明线光谱中的光谱线也叫元素的特征谱线 原子光谱 5 光谱分析 1 优点 灵敏度高 分析物质的最低量达10 10g 2 应用 应用光谱分析发现新元素 鉴别物体的物质成分 应用光谱分析鉴定食品优劣 特别提醒 某种原子线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 典例探究 典例 多选 关于太阳光谱 下列说法正确的是 a 太阳光谱是吸收光谱b 太阳光谱中的暗线 是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的c 根据太阳光谱中的暗线 可以分析太阳的物质组成 d 根据太阳光谱中的暗线 可以分析地球大气层中含有哪些元素 思路点拨 解答该题的关键是理解太阳光谱的形成机理 知道太阳光谱是太阳光经过太阳大气层后产生的 正确解答 选a b 可通过以下表格对选项逐一分析 过关训练 关于光谱和光谱分析 下列说法不正确的是 a 太阳光谱是连续光谱 分析太阳光谱可以知道太阳内部的化学元素的组成b 强白光通过酒精灯火焰上的钠盐蒸气 形成的光谱是吸收光谱 c 进行光谱分析时 可以利用线状光谱 也可以利用吸收光谱 但不能用连续光谱d 煤气灯火焰上的钠盐产生的光谱是线状谱 解析 选a 太阳光谱是吸收光谱 这是由于太阳内部发出的强光经过温度比较低的太阳大气层时产生的 a错误 由吸收光谱产生的条件知b正确 光谱分析中只能用线状谱和吸收光谱 所以c正确 煤气灯火焰上的钠盐呈稀薄气体状态 因此也是线状谱 故正确答案为a 补偿训练 多选 下列关于光谱的说法正确的是 a 连续光谱就是由连续发光的物体产生的光谱 线状谱是线状光源产生的光谱b 通过对连续谱的光谱分析 可鉴定物质成分c 连续光谱包括一切波长的光 线状谱只包括某些特定波长的光 d 通过对线状谱的明线光谱分析或对吸收光谱的暗线分析 可鉴定物质成分 解析 选c d 连续谱是指光谱是由连续分布的一切波长的光 一切单色光 组成的 而不是指光源是连续的 连续谱是由炽热固体 液体及高压气体发光产生的 同理线状谱是指光谱是由一些不连续的亮线组成的 由稀薄气体或金属蒸气所发出的光产生 而不是指光源是线状光源 a错 c对 光谱分析是根据不同原子都有自己的特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分的 连续谱 含有一切波长的光 不是原子的特征谱线 不能用来做光谱分析 而线状谱和吸收光谱都有原子自身的特征谱线 所以可以用来做光谱分析 鉴定物质成分 其优点是灵敏度很高 在发现和鉴定元素上有着重大的意义 b错 d对 知识点二 氢原子光谱的实验规律思考探究 以上是氢原子光谱的一部分 请思考以下问题 1 氢原子光谱是连续光谱 还是线状谱 2 当n 3时 波长 3 当n 5时 波长 归纳总结 氢原子是自然界中最简单的原子 通过对它的光谱线的研究 可以了解原子的内部结构和性质 氢原子光谱线是最早发现和研究的光谱线 1 氢光谱是线状的 不连续的 波长只能是分立的值 2 谱线之间有一定的关系 可用一个统一的公式表达式中m 2对应巴尔末公式 n 3 4 5 其谱线称为巴尔末线系 是氢原子核外电子由高能级跃迁至n 2的能级时产生的光谱 其中h h 在可见光区 由于光的频率不同 其颜色不同 m 1对应赖曼系m 3对应帕邢系即赖曼系 在紫外区 n 2 3 4 帕邢系 在近红外区 n 4 5 6 特别提醒 1 氢原子的线光谱反映了原子能量的量子化 2 应用广义巴尔末公式时注意m和n之间的关系及m的取值范围 典例探究 典例 巴尔末通过对氢光谱的研究总结出巴尔末公式 n 3 4 5 对此 下列说法正确的是 a 巴尔末依据核式结构理论总结出巴尔末公式b 巴尔末公式反映了氢原子发光的连续性c 巴尔末依据氢光谱的分析总结出巴尔末公式 d 巴尔末公式准确反映了氢原子发光的实际 其波长的分立值并不是人为规定的 思路点拨 解答该题应注意以下两点 1 巴尔末公式的由来 2 巴尔末公式反映氢原子的发光分立性 正确解答 选c 巴尔末公式只确定了氢原子发光中的一个线系波长 不能描述氢原子发出的各种光的波长 也不能描述其他原子发出的光 故a d错 巴尔末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的 但它适用于整个巴尔末线系 包括可见光和紫外线 故b错c对 总结提升 巴尔末公式的应用方法及注意问题 1 巴尔末公式反映氢原子发光的规律特征 不能描述其他原子 2 公式中n只能取整数 不能连续取值 因此波长也只是分立的值 3 公式是对在可见光区的四条谱线分析总结出来的 在紫外区的谱线也适用 4 应用时熟记公式 当n取不同值时求出一一对应的波长 过关训练 多选 关于巴尔末公式 n 3 4 5 的理解 正确的是 a 此公式只适用于氢原子发光b 公式中的n可以是任意数 故氢原子发光的波长是任意的 c 公式中的n是大于等于3的正整数 所以氢原子光谱不是连续的d 该公式包含了氢原子的所有光谱线 解析 选a c 巴尔末公式是分析氢原子的谱线得到的一个公式 它只反映氢原子谱线的一个线系 故a对 d错 公式中的n只能取不小于3的正整数 b错 c对 温馨提示 对氢原子光谱的理解及其应用是高考的热点 特别是氢原子光谱的计算问题 在解决本类问题时 一定要仔细审题 然后利用巴尔末公式进行有关的计算 拓展例题 考查内容 氢原子光谱的问题计算氢原子光谱在可见光的范围内有两条谱线 其波长分别为654 55 10 9m和484 85 10 9m 根据巴尔末公式 求所对应的n 思路点拨 根据给出的光谱线对应的波长应用巴尔末公式确定出n 正确解答 据巴尔末公式得答案 3和4 光谱分析问题的解题技巧解答光谱和光谱分析的问题 应从分析光谱的成因入手 理解不同谱线的特征 1 发射光谱连续谱和线光谱都是物体直接发光产生的光谱 同属发射光谱 1 连续谱是由炽热的固体 液体和高压气体直接发光形成的 光谱为一条光带 含有各种频率的光 2 线光谱是由稀薄气体或金属蒸气产生的 光谱是一些不连续的亮线 仅含有一些特定频率的光 线光谱中每条光谱线对应着一种频率 不同元素的原子产生的线光谱不同 因而可以用线光谱来确定物质的成分 2 太阳光谱太阳光谱是吸收光谱 吸收光谱是由高温物体发出的白光通过低温物质 某些波长的光被吸收后产生的光谱 光谱是在连续谱的背景下有若干暗线 而这些暗线与线光谱的亮线一一对应 因而吸收光谱中的暗线也是该元素原子的特征谱线 案例展示 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 正确解答 选b 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