山东省成武一中高中物理 18.3 氢原子光谱课件 新人教版选修35.ppt

知识与技能1 知道光谱 线状谱 连续谱 特征谱线的概念 2 知道利用光谱分析可以鉴别物质和确定物质的组成 3 知道氢原子光谱的规律 4 了解经典理论的困难 过程与方法1 观察氢原子光谱 2 用数学方法研究物理问题 情感 态度与价值观善于引入新的概念 培养将物理应用于生产 生活的能力 1 光谱 用光栅或棱镜把光按 展开 获得光的 和强度分布的记录 即光谱 2 有些光谱是一条条的亮线 把它们叫做 这样的光谱叫做 谱 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 我们把它叫做 谱 3 各种原子的发射光谱都是 谱 说明原子只发出几种 的光 不同原子的亮线位置不同 说明不同原子的发光 是不一样的 因此这些亮线称为原子的 谱线 4 每种原子都有自己的特征谱线 可以利用它来 物质和确定物质的 这种方法称为光谱分析 5 在氢原子光谱的可见光区 有四条谱线 这些谱线的波长可用一个公式表示 这个公式可写作 n 3 4 5 式中r叫做里德伯常量 实验测得的值为r m 1 答案 1 波长波长 频率 2 谱线线状连续3 线状特定频率频率特征4 鉴别组成成分 知识点1光谱1 光谱用光栅或棱镜可以把光波按波长展开 获得光的波长 频率 成分和强度分布的记录 即光谱 用摄谱仪可以得到光谱的照片 物质的光谱按其产生方式不同可分为两大类 1 发射光谱 物质直接发出的光通过分光后产生的光谱 它可分为连续光谱和明线光谱 线状光谱 连续光谱 由连续分布的一切波长的光 单色光 组成的光谱 炽热的固体 液体和高压气体的发射光谱是连续光谱 如电灯丝发出的光 炽热的钢水发出的光都是连续光谱 明线光谱 只含有一些不连续的亮线的光谱 它是由游离状态的原子发射的 因此也叫原子光谱 稀薄气体或金属的蒸气的发射的光谱就是明线光谱 实验证明 每种元素的原子都有一定特征的明线光谱 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是相同的 这意味着 某种物质的原子可从其明线光谱加以鉴别 因此称某些元素的原子的明线光谱的谱线为这种元素原子的特征谱线 2 吸收光谱 高温物体发出的白光通过温度较低的物质时 某些波长的光被该物质吸收后产生的光谱 这种光谱的特点是在连续光谱的背景上由若干条暗线组成的 例如太阳光谱就是太阳内部发出的强光经温度较低的太阳大气层时产生的吸收光谱 实验表明 各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该原子的明线光谱中的一条明线相对应 即某种原子发出的光与吸收的光的频率是特定的 因此吸收光谱中的暗线也是该元素原子的特征谱线 2 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它的化学组成 这种方法叫做光谱分析 做光谱分析时 可以利用明线光谱 也可利用吸收光谱 这种方法的优点是非常灵敏而且迅速 某种元素在物质中的含量达10 10g 就可以从光谱中发现它的特征谱线将其检查出来 光谱分析在科学技术中有广泛的应用 1 检查物体的纯度 2 鉴别和发现元素等 例1 对原子光谱 下列说法正确的是 a 原子光谱是不连续的b 由于原子都是由原子核和电子组成的 所以各种原子的原子光谱是相同的c 各种原子的原子结构不同 所以各种原子的原子光谱也不相同d 分析物质发光的光谱 可以鉴别物质中含哪些元素 答案 acd 解析 原子光谱为线状谱 a正确 各种原子都有自己的特征谱线 故b错c对 据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成 d正确 对应训练 1 太阳的连续光谱中有许多暗线 它们对应着某些元素的特征谱线 产生这些暗线的原因是由于 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 太阳光谱是吸收光谱 太阳内部射出的光线含有各种颜色的光 当阳光穿过太阳大气层时 大气层中的元素会吸收它自己特征谱线的光 然后再发射出去 不过这次是向四面八方发射 所以到达地球的谱线看起来就弱了 研究太阳光谱可知太阳大气层中有哪些元素 故c正确 答案 c 知识点2氢原子光谱的实验规律 2 其他谱线系在氢原子光谱中的紫外区和红外区又发现新的一些谱线系 并可用类似公式表示 答案 a c 解析 此公式是巴耳末在研究氢光谱在可见光区的14条谱线中得到的 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 对应训练 2 在可见光范围内 氢原子发光的波长最长的两条谱线所对应的波长各是多少 频率各是多少 答案 6 54 10 7m4 85 10 7m4 59 1014hz6 19 1014hz 知识点3经典理论的困难卢瑟福的核式结构模型正确指出了原子核的存在 很好地解释了 粒子散射实验 但是 经典理论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 困难具体表现在 1 按照经典物理学的观点 带有电荷的电子在轨道上做变速运动 一定会以电磁波的形式向外辐射能量 电子的能量会减小 轨道半径会不断变小 最终落在原子核上 即原子是不稳定的 这与实际情况不符 实际上原子是稳定的 2 按照经典的物理学的观点 电子辐射电磁波的频率应等于其振动或圆周运动的频率 由于电子轨道的变化是连续的 辐射电磁波的频率也会连续变化 即我们看到的原子光谱应该总是连续的 但实际测定的结果是电磁波的频率不是连续的 原子光谱是分立的线状谱 例3 关于经典电磁理论与原子的核式结构之间的关系 下列说法中正确的是 a 经典电磁理论很容易解释原子的稳定性b 根据经典电磁理论 电子绕原子核转动时 电子会不断释放能量 最后被吸附到原子核上c 根据经典电磁理论 原子光谱应该是连续的d 原子的核式结构模型彻底否定了经典电磁理论 答案 b c 解析 由经典理论的困难知b c选项正确 对发射光谱和吸收光谱的理解 1 有的物体能自行发光 由它直接产生的光形成的光谱叫做发射光谱 发射光谱可分为三种不同类别的光谱 线状光谱 带状光谱和连续光谱 线状光谱主要产生于原子 由一些不连续的亮线组成 带状光谱主要产生于分子由一些密集的某个波长范围内的光组成 连续光谱则主要产生于白炽的固体 液体或高压气体受激发发射电磁辐射 由连续分布的一切波长的光组成 2 在白光通过气体时 气体将从通过它的白光中吸收与其特征谱线波长相同的光 使白光形成的连续谱中出现暗线 此时 这种在连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱被称作吸收光谱 通常情况下 在吸收光谱中看到的特征谱线会少于线状光谱 太阳光光谱是典型的吸收光谱 因为太阳内部发出的强光经过温度较低的太阳大气层时 太阳大气层中的各种原子会吸收某些波长的光而使产生的光谱出现暗线 氢原子光谱1 氢光谱的规律到1885年 人们从光谱仪中观察到的氢光谱线已有14条 下图中我们可以明显分辨出9条 式中系数b 364 56nm 是个经验常数 依此可以计算在可见光区的谱线的波线 2 巴耳末系及线系极限根据这个公式算得波长数值在实验误差范围内与测到的数值完全一致 后人称这个公式为巴耳末公式 而将它表