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

3氢原子光谱1光谱(1)发射光谱物体直接发出的光通过分光镜后产生的光谱。它可分为连续谱和线状谱。连续谱由连续分布的一切波长的光(一切单色光)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谱。线状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，因此也叫做原子光谱。稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是线状谱。(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。【例1】 关于光谱，下面说法正确的是()a太阳光谱是连续光谱b稀薄的氢气发光产生的光谱是线状谱c煤气灯上燃烧的钠盐汽化后的钠蒸气产生的光谱是线状谱d白光通过钠蒸气产生的光谱是线状谱解析：太阳光谱是太阳产生的白光，通过太阳周围温度较低的大气时，某些波长的光被太阳大气层中的某些元素吸收从而产生的吸收光谱，所以a不正确；稀薄的氢气发光是原子光谱，又叫明线光谱，所以b正确；钠蒸气产生的光谱是原子光谱，c正确；白光通过钠蒸气产生的光谱是吸收光谱，所以d不正确，应选b、c.答案：bc2光谱分析(1)根据光谱来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法叫光谱分析，其优点是灵敏度高，检查的最低量达1010 g。(2)光谱分析的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大气中存在钠、镁、铜、锌、镍等金属元素。【例2】 关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是()a发射光谱包括连续谱和线状谱b太阳光谱是连续谱，氢光谱是线状谱c线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析d光谱分析帮助人们发现了许多新元素解析：线状谱和吸收光谱都是原子的特征光谱，都可用来进行光谱分析，太阳光谱是吸收光谱。a、c、d选项正确。答案：acd说明：光谱分为发射光谱和吸收光谱，发射光谱分为连续谱和线状谱。光谱分析用线状谱和吸收光谱。光谱分析可以精确分析物质中所含元素，并能发现新元素。该知识点为识记部分，且要注意线状谱和吸收光谱的谱线是相互对应的。3氢原子光谱(1)氢原子光谱从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图所示是可见光区域的14条谱线。(2)巴耳末公式氢原子光谱在可见光区域的14条谱线满足巴耳末公式r()，n3,4,5，r称为里德伯常量，实验测得r1.10107m1，巴耳末公式说明氢原子光谱的波长只能取分立值，不能取连续值。(3)其他公式氢原子光谱在红外光区和紫外光区的其他谱线满足与巴耳末公式类似的其他公式。如赖曼系在紫外光区，公式为r()，n2,3,4，【例3】 关于巴耳末公式r()的理解，正确的是()a此公式是巴耳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只能取大于或等于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解析：巴耳末公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的，故a选项正确；公式中的n只能取大于或等于3的整数值，故氢光谱是线状谱，b选项错误，c选项正确；巴耳末公式只适用于氢光谱的分析，不适用于其他原子光谱的分析，d选项错误。答案：ac4经典理论的两大困难【例4】 请分析经典理论在解释原子稳定性和原子光谱时遇到了什么困难。解析：(1)用经典理论研究原子的稳定性：核外电子没被库仑力吸引到原子核上电子以很大速度绕核运动绕核运动的加速度不为零,电磁场变化向外辐射电磁波能量以电磁波的形式辐射出去,能量减少电子绕核运行，轨道半径减小电子做螺旋线运动，最后落到原子核上。(2)用经典理论研究原子光谱电子绕核运动时，辐射电磁波的频率应等于电子绕核运动的频率，电子越转能量越小，轨道半径不断减小，运动频率不断改变，这个变化有连续性因此原子辐射电磁波的频率也要不断变化因此大量原子发光的光谱应该是连续谱。(3)据经典理论，以上推理都是正确的，但推出的结果与现实不相符，说明经典理论可以很好地应用于宏观物体，但不能用于解释原子世界的现象。答案：见解析5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不连续的波长的光组成一切波长的光都有产生稀薄气体或金属的蒸气发光形成炽热的固体、液体及高压气体发光形成应用可用于光谱分析不能用于光谱分析【例5】关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是()a太阳光谱和白炽灯光谱是线状谱b霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱是线状谱c进行光谱分析时，可以利用线状谱，也可用连续谱d观察月亮光谱，可以确定月亮的化学组成解析：太阳光谱是吸收光谱。月亮是反射的太阳光，它的光谱是太阳光谱。煤气灯火焰中钠蒸气属稀薄气体发光，是线状谱，若从周围观察煤气灯火焰中的钠蒸气则是吸收光谱。进行光谱分析只能用线状谱而不能用连续谱。答案：b6分析光谱问题的方法解决光谱和光谱分析的问题，应从分析光谱成因入手，理解不同谱线的特征。(1)连续谱和线状谱都是物体直接发光产生的光谱，同属发射光谱。连续谱由炽热的固体、液体和高压气体直接发光形成，光谱为一条光带，含有各种频率的光。线状谱是由稀薄气体或金属蒸气产生。光谱是一些不连续的亮线，仅含有一些特定频率的光。线状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状谱不同，因而可以用线状谱来确定物质的成分。(2)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，而这些暗线与线状谱的亮线一一对应，因而吸收光谱中的暗线也是该元素原子的特征谱线。【例61】 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解析：太阳是高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，某些特定频率的光会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收，从而使我们观察到的太阳光谱是吸收光谱，因此，选项a、b正确。分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，而某种物质要观测到它的吸收光谱，要求它的温度不能太低，也不能太高，否则会直接发光，由于地球大气层的温度很低，太阳光通过地球大气层时不会被地球大气层中的物质原子吸收，故选项c、d错误。答案：ab【例62】 下列说法中正确的是()a进行光谱分析，可以用线状谱，也可以用吸收光谱b光谱分析的优点是非常灵敏而迅速c使一种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气，取得吸收光谱