高中物理第3章原子结构之谜第3节氢原子光谱课件粤教版选修3-

普丰德系(在红外区)：1λ＝R512－n12，n＝6,7,8，… 这些线系可用统一公式表示为：1λ＝Rm12－n12称为广义巴 耳末公式，其中mR2、nR2称为光谱项．
3．氢原子光谱的特点 (1)从红外区到紫外区呈现多条具有确定波长的谱线Hα、 Hβ、Hγ、Hδ等．利用专门的仪器和方法，可以测得它们的波 长．
3．谱线间的规律——巴耳末公式
1λ＝____R_2_12_－__n1_2____，n＝3,4,5… 式中 R 称为里德伯常量，R＝1.097×107 m－1. 4．巴耳末系：一系列符合_巴__耳__末__公__式____的光谱线的统称．
二、氢原子光谱的其他线系
自从发现巴耳末系后，人们又在紫外区，红外区及近红外 区发现了氢原子的其他线系，分别是___莱__曼__系_____、_帕__邢__系___、
m/s＝6.9×106 m/s.
一、氢原子光谱的巴耳末系 1．氢光谱的获得：在充有稀薄氢气放电管两极间加上2 kV～3 kV的高压，使氢气放电，氢原子在____电__场__的激发下发 光，再通过_分__光__镜___观察光谱． 2．光谱的特点 (1)可见光区有四条，大部分在__紫__外____区． (2)光谱是几条分离的___亮__线___．
【答案】大 6.9×106
【解析】通过 α 粒子散射实验可观察到的现象是：绝大多
数 α 粒子几乎不偏转，有少数 α 粒子发生大角度偏转，甚至有
的原方向返回．α 粒子由两个质子和两个中子构成，由动能 Ek
＝12mv2 得，α 粒子的速度：v＝
2mEk＝
2×106×1.6×10－19 4×1.67×10－27
三、原子光谱
1．原子光谱：某种原子的气体通电后可以发光并产生固 定不变的__光__谱____，这种光谱称为___原__子__光__谱___．
2．每种原子都有自己特定的 __原__子__光__谱____，不同的原 子，其原子光谱均_不__相__同___．
3．通过对光谱的分析可鉴别不同的____原__子______，确定 物体的化学组成并发现_新__元__素___．
3．如图所示，X表示金原子核，α粒子射向金核被散射， 若它们的入射时的动能相同，其偏转轨道可能是图中的( )
【答案】D 【解析】α粒子离金核越远其斥力越小，轨道弯曲就越 差，故选项D正确．
4 ． 1911 年 卢 瑟 福 依 据 α 粒 子 散 射 实 验 中 α 粒 子 发 生 了 ________(填“大”或“小”)角度散射现象，提出了原子的核 式结构模型．若用动能为1 MeV的α粒子轰击金箔，则其速度 约 为 ____________m/s.( 质 子 和 中 子 的 质 量 均 为 1.67×10 － 27 kg，1 MeV＝1×106 eV)
第三节 氢原子光谱
1．原子的核式结构学说是卢瑟福根据以下哪个实验或现
象提出来的( )
A．光电效应实验
B．氢原子光谱实验
C．α粒子散射实验
D．天然放射现象
【答案】C
【解析】卢瑟福根据α粒子散射实验得到了原子的核式结
构模型．
2．(多选)关于卢瑟福核式结构学说的内容，下列说法中正 确的是( )
A．原子是一个质量均匀分布的球体 B．原子的质量几乎全部集中在原子核内 C．原子的正电荷全部集中在一个很小的核内 D．原子核的半径约为10－10 m 【答案】BC 【解析】原子由原子核和电子组成，原子核集中了原子的 全部正电荷和几乎全部质量．原子半径数量级为10－10 m，原 子核半径数量级为10－15 m.
1．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有莱曼系、帕邢系等， 其中帕邢系的公式为1λ＝R312－n12，n＝4,5,6，…，R＝1.097×107 m－1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求：
(1)n＝6 时，对应的波长？ (2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多少？n＝6 时，传 播频率为多大？ 【答案】(1)1.09×10－6 m (2)3×108 m/s 2.75×1014 Hz
例2 太阳的光谱中有许多暗线，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 解析：太阳光谱中的暗线是由于太阳内部发出的强光经过 温度较低的太阳大气层时产生的，表明太阳大气层中含有与这 些特征谱线相应的元素． 答案：C
【题后反思】太阳光谱是吸收光谱，不是连续的．通过太 阳光谱中的暗线与发射光谱的明线相对应，可确定太阳大气的 组成．
2．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，下列说法中正确的是( )
A．利用高温物体的连续谱就可以鉴别其组成成分 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某物质后的光谱上的暗线反映 了高温物体的组成成分 D．我们观察月亮射来的光谱，可以确定月亮的化学组成 【，及处于红外区的布喇开系等也都属于氢原子光 谱，这些谱线的波长公式也都与巴耳末公式相类似．它们分别 是：
莱曼系(在紫外区)：1λ＝R112－n12，n＝2,3,4，… 帕邢系(在近红外区)：1λ＝R312－n12，n＝4,5,6，… 布喇开系(在红外区)：1λ＝R412－n12，n＝5,6,7，…
(2)从长波到短波，Hα～Hδ等谱线间的距离越来越小，表 现出明显的规律性．
例1 在可见光范围内氢原子发光的波长最长的2条 谱线所对应的n，它们的波长各是多少？氢原子光谱有什么特 点？
解析：当 n＝3,4 时，氢原子发光所对应的波长最长． 当 n＝3 时，λ11＝1.10×107×212－312， 解得 λ1＝6.5×10－7 m. 当 n＝4 时，λ12＝1.10×107×212－412， 解得 λ2＝4.8×10－7 m.
【解析】由于高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其 组成成分无关，故A错误；某种物质发光的线状谱中的明线是 与某种原子发出的某频率的光有关，通过这些亮线与原子的特 征谱线对照，即可确定物质的组成成分，B正确；高温物体发 出的光通过物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线 与所经物质有关，与高温物体无关，C错误；月亮反射到地面 的光是太阳光谱，D项错误．
为什么对光谱分析可以鉴别不同的原子、确定物质的化学 组成？
【答案】因为每种原子都有自己特定的原子光谱，不同的 原子其原子光谱不同，其亮线位置不同，条数不同，称为特征 谱线．
氢原子光谱
1．巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式1λ＝ R212－n12，n＝3,4,5，…可见 n 取整数，不能取连续值，故波 长也只能是分立的值．
【解析】(1)由帕邢系公式1λ＝R312－n12， 当 n＝6 时，得 λ＝1.09×10－6 m. (2)帕邢系形成的谱线在红外区域，而红外线属于电磁波， 在真空中以光速传播，故波速为光速 c＝3×108 m/s， 由 v＝Tλ＝λf， 得 f＝vλ＝cλ＝1.039××11008－6 Hz＝2.75×1014 Hz.
_布__喇__开__系_、_普__丰__德__系_，这些线系统一的公式为：_1λ_＝__R__m_1_2－__n_1_2 _，
式中 m、n 均为正整数，且 n>m，此式称为广义巴耳末公式，
也可R 以表示为1λ＝T(m)－T(n)，式中
R T(m)＝___m_2___，T(n)＝
___n_2 ____称为光谱项．
光谱及光谱分析
1．原子光谱：稀薄气体通电后可以发光并产生固定不变 的光谱，这种光谱被称为原子光谱．每种原子都有自己特定的 原子光谱．不同的原子，其原子光谱均不相同．因而原子光谱 被称为原子的“指纹”．利用原子光谱进行光谱分析可以精确 分析样品中包含哪些元素，确定物体的化学组成并发现新元 素．
2．光谱分析：可用作光谱分析的原子光谱主要有两种： 一种是明线光谱，它是稀薄气体发光直接产生的；另外一种是 吸收光谱，它是原子的吸收光谱中的每一条暗线跟该原子明线 光谱中的一条明线相对应，即原子只能释放出某种特定频率的 光，也只能吸收某种特定频率的光，而且释放的光和吸收的光 的频率是相同的．
除巴耳末系外，在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与
巴耳
末
公式类
似的
关系
式，
即
1 λ
＝Ra12－n12，
其中
a
分别为
1,3,4，…对应不同的线系，由此可知氢原子光谱是由一系列线
系组成的不连续的线状谱．
【题后反思】在计算氢原子发出的某一线系的光的波长
时，需首先明确为哪一线系，选用相应的公式1λ＝Ra12－n12，n 的取值只能为整数且大于 a.