氢原子光谱课件

1、氢原子光谱18.318.3 氢原子光谱氢原子光谱氢原子光谱早在早在1717世纪，牛顿就发现了日光通世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把实验过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的中得到的彩色光带彩色光带叫做叫做光谱光谱氢原子光谱平行光管标度管三棱镜观察管分光镜分光镜氢原子光谱实验仪器实验仪器氢原子光谱分光镜原理分析标度管氢原子光谱一、光谱一、光谱光谱光谱是用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获是用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光按波长（或频率）成分和强度分布的记录。得光按波长（或频率）成分和强度分布的记录。1.1.发射光谱发射光谱：物体发光直接产生的光谱物体发光直接产生的光谱。（1

2、 1）连续光谱（连续谱）连续光谱（连续谱）定义：由连续分布的一切波长的光组成的光谱定义：由连续分布的一切波长的光组成的光谱产生：产生：炽热的固体、液体及高压气体发射炽热的固体、液体及高压气体发射的光谱的光谱（如白炽灯丝、烛焰、炽热的钢水发出的光如白炽灯丝、烛焰、炽热的钢水发出的光）氢原子光谱（2）线状）线状光光谱谱（线状谱线状谱）： 定义：只含有一些定义：只含有一些不连续的亮线不连续的亮线的光谱叫做线的光谱叫做线状谱。线状谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波状谱。线状谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。长的光。线状谱是线状谱是由游离状态的原子发射的由游离状态的原子发射的，也叫，也叫原子

3、光谱原子光谱。 产生：产生：稀薄气体或金属蒸气的发射光谱稀薄气体或金属蒸气的发射光谱是明线是明线光谱。光谱。氢原子光谱氢原子光谱各种元素都只能发出具有本身特征的某些波长的光，各种元素都只能发出具有本身特征的某些波长的光，线状谱的谱线也叫原子的特征谱线线状谱的谱线也叫原子的特征谱线（原子光谱原子光谱）。氢原子光谱2 .吸收光谱吸收光谱定义：高温物体发出的白光（其中包含连续分布的定义：高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过物质时，一切波长的光）通过物质时，某些波长的光被物质某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。实验表明，实验表明，低温气体

4、原子吸收的光，恰好就是这种低温气体原子吸收的光，恰好就是这种原子在高温时发出的光。原子在高温时发出的光。因此吸收光谱中的暗谱线因此吸收光谱中的暗谱线与与明线相对应明线相对应，也是原子的特征谱线。，也是原子的特征谱线。产生：产生：太阳的光谱是吸收光谱。太阳的光谱是吸收光谱。氢原子光谱氢 气 的 吸 收 光 谱氢气氢原子光谱吸吸 收收 光光 谱谱钠蒸气光谱中产生的一组暗线，每条光谱中产生的一组暗线，每条暗线的波长都跟那种气体原子暗线的波长都跟那种气体原子的特征谱线相对应。的特征谱线相对应。氢原子光谱氢原子光谱 光光 谱谱发射光谱发射光谱定义：由发光体直接产生的光谱定义：由发光体直接产生的光谱连续光

5、谱连续光谱产生：产生：炽热的固体、液体炽热的固体、液体和和高压气体高压气体发光发光光谱的形式：光谱的形式：连续连续分布，一切波长的光都有分布，一切波长的光都有线状光谱线状光谱（原子光谱原子光谱）产生：产生：稀薄气体发光稀薄气体发光形成的光谱形成的光谱光谱形式：一些光谱形式：一些不连续的明线不连续的明线组成，不同组成，不同元素的明线光谱不同（又叫特征光谱）元素的明线光谱不同（又叫特征光谱）吸收光谱吸收光谱定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱光谱产生条件：产生条件：炽热的白光通过温度较白光低炽热的白光通过温度较白光低的气体后，的气体后，再

6、再色散色散形成的形成的光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现出现一些暗线一些暗线（与（与特征谱线特征谱线相对应）相对应） 各种光谱的特点及成因：氢原子光谱（1）由于由于每种原子都有自己的特征谱线每种原子都有自己的特征谱线，因此可，因此可以以根据光谱来鉴别物质和确定物质的根据光谱来鉴别物质和确定物质的化学化学组成组成成分成分。这种方法叫做。这种方法叫做光谱分析光谱分析。（2 2）光谱分析法由）光谱分析法由基尔霍夫基尔霍夫开创的。开创的。 （3 3）优点：）优点：灵敏度高灵敏度高。样本中一种元素的含量达。样本中一种元素的含量达到到1010-10

7、-10g g时就可以被检测到。时就可以被检测到。（4 4） 同种物质吸收光谱中的暗线与它明线光谱同种物质吸收光谱中的暗线与它明线光谱中的明线相对应，明线光谱和吸收光谱中的谱中的明线相对应，明线光谱和吸收光谱中的谱线都是原子的特征光谱，都可以用于光谱分析。线都是原子的特征光谱，都可以用于光谱分析。研究太阳高研究太阳高层大气层所层大气层所含元素含元素（3）光谱分析）光谱分析光谱分析的技术在科学研究中有广泛的应用，一种元素在样品中的含量即使很少，也能观察到它的光谱因此光谱分析可以用来确定样品中包含哪些元素，这种方法非常灵敏，利用光谱还能确定遥远星球的物质成分 漆碗：第三文化层（距今65006000年

8、）利用红外光分析其表面，其光谱图和马王堆汉墓出土漆皮的裂解光谱图相似 X射线照射激发荧光，通过分析荧光判断越王勾践宝剑的成分实实验验装装置置氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单二、氢原子光谱的实验规律二、氢原子光谱的实验规律氢原子的巴耳末线系照片气体放电管：气体放电管：玻璃管中的稀薄气体的分子在强玻璃管中的稀薄气体的分子在强电场的作用下会电离，成为自由移动的正负电电场的作用下会电离，成为自由移动的正负电荷，于是气体变成导体，导电时会发光。这样荷，于是气体变成导体，导电时会发光。这样的装置叫做气体放电管。的装置叫做气体放电管。氢原子光谱221111()3,4,

9、5,.2Rnnm7巴耳末公式 R=1.10 10里德伯常量氢原子光谱巴耳末公式确定的这组谱线称为巴耳末系。巴耳末公式确定的这组谱线称为巴耳末系。式中式中n只取整数，不能连续取值。他以简洁的只取整数，不能连续取值。他以简洁的心事反映了氢原子的线状光谱，及辐射波长的心事反映了氢原子的线状光谱，及辐射波长的分立特征。分立特征。氢原子光谱原子核式结构模型原子核式结构模型与与经典电磁理论经典电磁理论的矛盾的矛盾核外电子绕核运动核外电子绕核运动辐射电磁波辐射电磁波电子轨道半径连续变小电子轨道半径连续变小原子不稳定原子不稳定辐射电磁波频率连续变化辐射电磁波频率连续变化事实上事实上：原子是稳定的原子是稳定的原

10、子光谱是线状谱原子光谱是线状谱卢瑟福原子核式模型无法解释氢原子光谱的规律。卢瑟福原子核式模型无法解释氢原子光谱的规律。氢原子光谱氢原子光谱课堂效果检测：课堂效果检测：1 1 在实际生活中，我们可以通过光谱分析来鉴别在实际生活中，我们可以通过光谱分析来鉴别物质和物质的组成成分。例如某样本中一种元物质和物质的组成成分。例如某样本中一种元素的含量达到素的含量达到1010-10-10g g时就可以被检测到。那么我时就可以被检测到。那么我们是通过分析下列哪种谱线来鉴别物质和物质们是通过分析下列哪种谱线来鉴别物质和物质的组成成分的？的组成成分的？A A 连续谱连续谱B B 线状谱线状谱C C 特征谱线特征

11、谱线D D 任意一种光谱任意一种光谱 （B CB C）氢原子光谱2 2 下列说法正确的是：下列说法正确的是：A A 通过光栅或棱镜可以把光按波长展开，从而获得光的波长通过光栅或棱镜可以把光按波长展开，从而获得光的波长成分的记录，这就是光谱。即光谱与光强度无关。成分的记录，这就是光谱。即光谱与光强度无关。B B 通过光栅或棱镜可以把光按波长展开，从而获得光的波长通过光栅或棱镜可以把光按波长展开，从而获得光的波长成分和强度分布记录，这就是光谱。即光谱不仅记录了光成分和强度分布记录，这就是光谱。即光谱不仅记录了光的波长分布，还记录了强度分布。的波长分布，还记录了强度分布。C C 在研究太阳光谱时发现太阳光谱中有许多暗线，这说明了在研究太阳光谱时发现太阳光谱中有许多暗线，这说明了太阳内部缺少对应的元素。太阳内部缺少对应的元素。D D在研究太阳光谱时发现太阳光谱中有许多暗线，这些暗线与在研究太阳光谱时发现太阳光谱中有许多暗线，这些暗线与某些元素的特征谱