高中物理 18.3 氢原子光谱课件 新人教版选修35.ppt

3氢原子光谱 第十八章原子结构 学习目标 知识探究 典例精析 达标检测 1 知道什么是光谱 能说出连续谱和线状谱的区别 2 能记住氢原子光谱的实验规律 3 能说出经典物理学在解释原子的稳定性和原子光谱分立特性上的困难 一 光谱和光谱分析 1 根据经典的电磁理论 原子的光谱是怎样的 而实际看到的原子的光谱是怎样的 知识探究 导学探究 答案 答案根据经典电磁理论 原子可以辐射各种频率的光 即原子光谱应该是连续的 而实际上看到的原子的光谱总是分立的线状谱 2 为什么用棱镜可以把各种颜色的光展开 我们记录光谱有什么样的意义 答案 答案不同颜色的光在棱镜中的折射率不同 因此经过棱镜后的偏折程度也不同 光谱分析的意义 应用光谱分析发现新元素 光谱分析对鉴别化学元素有着重大的意义 许多化学元素 如铯 铷 铊 锢 镓等 都是在实验室里通过光谱分析发现的 天文学家将光谱分析应用于恒星 证明了宇宙中物质构成的统一性 光谱分析还为深入研究原子世界奠定了基础 近代原子物理学正是从原子光谱的研究中开始的 1 光谱的定义用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按展开 获得光的波长 频率 和强度分布的记录 即光谱 2 特征谱线各种原子的发射光谱都是 且不同原子的亮线位置 故这些亮线称为原子的谱线 知识梳理 答案 波长 线状谱 不同 特征 3 光谱的分类和比较 答案 连续 不连续 吸收 暗线 4 太阳光谱 太阳光谱的特点 在连续谱的背景上出现一些不连续的 是一种吸收光谱 产生原因 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它自己特征谱线的光 这就形成了连续谱背景下的 答案 暗线 吸收 暗线 5 光谱分析由于每种原子都有自己的 可以利用它来鉴别物质和确定物质的 这种方法称为光谱分析 优点 灵敏度 样本中一种元素的含量达到10 10g时就可以被检测到 应用 a 发现新元素 b 鉴别物体的物质成分 用于光谱分析的光谱 和 答案 特征谱线 组成成分 高 线状谱 吸收光谱 多选 下列关于光谱和光谱分析的说法中 正确的是 a 日光灯产生的光谱是连续谱b 我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分c 连续谱是不能用来作光谱分析的d 线状谱和吸收光谱都可以对物质成分进行分析 即学即用 cd 答案 1 氢原子光谱是什么光谱 它是如何获取的 导学探究 答案 答案氢原子光谱是线状谱 用氢气放电管和光谱仪可以获得氢原子光谱 二 氢原子光谱的实验规律 2 能否根据巴耳末公式计算出对应的氢光谱的最长波长 答案能 氢光谱的最长波长对应着n 3 代入巴耳末公式便可计算出最长波长 1 巴耳末公式 n 3 4 5 式中r叫做里德伯常量 实验值为r 1 10 107m 1 公式特点 第一项都是 巴耳末公式说明氢原子光谱的波长只能取 不能取 巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱 即辐射波长的特征 答案 知识梳理 分立值 连续值 分立 2 其他公式氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线满足与巴耳末公式类似的关系式 如莱曼系在紫外光区 公式为 其中n 2 3 4 多选 下列关于巴耳末公式的理解 正确的是 a 此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的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 公式不仅适用于氢光谱的分析 还适用于其他原子光谱的分析 即学即用 解析答案 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ac 答案 知识梳理 三 经典理论的困难 1 卢瑟福的原子结构很好地解释了 粒子散射实验 核外的电子绕核高速旋转 这个结构和经典的电磁理论有什么矛盾 导学探究 答案核外电子被库仑力吸引 电子以很大速度绕核运动 绕核运动的加速度不为零 电磁场周期性变化 向外辐射电磁波 绕核运动的能量以电磁波的形式辐射出去 能量减少 电子绕核运动的轨道半径减小 电子做螺旋线运动 最后落入原子核中 但是原子是稳定的 并没有原子核外的电子落入原子核内 所以 经典的电磁理论不能解释电子核外的电子的运动情况和原子的稳定性 答案 2 通过对氢原子光谱特点的分析 氢原子光谱是分立的线状谱 并符合巴耳末公式 这和经典的电磁理论又有什么对立之处 经典的电磁理论不能解释哪些地方 答案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 运行频率不断改变 这个变化有连续性 原子辐射电磁波的频率也要不断变化 大量原子发光的光谱应该是连续谱 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 1 核式结构模型的成就 正确地指出了的存在 很好地解释了 2 困难 经典物理学既无法解释原子的 又无法解释原子光谱的 知识梳理 分立特征 粒子散射实验 原子核 稳定性 多选 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 即学即用 解析答案 解析根据经典电磁理论 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 原子不应该是稳定的 并且发射的光谱应该是连续的 故正确答案为b c bc 返回 例1 多选 关于光谱 下列说法中正确的是 a 炽热的液体发射连续谱b 线状谱和吸收光谱都可以对物质进行光谱分析c 太阳光谱中的暗线 说明太阳中缺少与这些暗线相对应的元素d 发射光谱一定是连续谱 一 光谱和光谱分析 典例精析 解析答案 解析炽热的固体 液体和高压气体的发射光谱是连续光谱 故a正确 线状谱和吸收光谱都可以用来进行光谱分析 b正确 太阳光谱中的暗线说明太阳大气中含有与这些暗线相对应的元素 c错误 发射光谱有连续谱和线状谱 d错误 ab 二 氢原子光谱实验规律 例2 多选 巴耳末通过对氢原子光谱的研究总结出巴耳末公式 n 3 4 5 对此 下列说法正确的是 a 巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式b 巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性c 巴耳末依据氢原子光谱的分析总结出巴耳末公式d 巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性 其波长的分立值并不是人为规定的 解析答案 解析巴耳末公式是根据氢原子光谱总结出来的 氢原子光谱的不连续性反映了氢原子发光的分立性 即辐射波长的分立特征 选项c d正确 cd 针对训练氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为 解析由巴耳末公式n 3 4 5 当n 时 有最小波长 1 当n 3时 有最大波长 2 a 解析答案 返回 1 多选 有关原子光谱 下列说法正确的是 a 原子光谱反映了原子结构特征b 氢原子光谱跟氧原子光谱是不同的c 太阳光谱是连续谱d 鉴别物质的成分可以采用光谱分析 达标检测 1 2 3 解析答案 解析各种原子的发射光谱都是线状谱 不同原子的线状谱不同 因此 线状谱又称为原子的特征谱线 所以a b项正确 鉴别物质的成分可采用光谱分析 故选项d正确 太阳光通过太阳大气层后某些波长的光被吸收 因此太阳光谱是吸收光谱 不是连续谱 c错误 abd 4 2 太阳光谱中有许多暗线 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 c 解析太阳光谱中的暗线是由于太阳发出的连续谱通过太阳表面大气层时某些光被吸收造成的 因此 太阳光谱中的暗线是由于太阳表面大气层中存在着相应的元素 故c正确 a b d均错误 解析答案 1 2 3 4 3 关于线状谱 下列说法中正确的是 a 每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同b 每种原子处在不同的物质中的线状谱不同c 每种原子在任何条件下发光的线状谱都相同d 两种不同的原子发光的线状谱可能相同 解析答案 解析每种原子都有自己的结构 只能发出由内部结构决定的自己的特征谱线 不会因温度 物质不同而改变 选项c正确 c 1 2 3 4 4 多选 关于巴耳末公式的理解