2018-2019学年粤教版选修3-5第3章第三节氢原子光谱学案
2018-2019学年高中物理(SWSJ)粤教版选修3-5课件：第三章 第三、四节 氢原子光谱 原子的能级结构
4．使原子能级跃迁的两种粒子——光子与实物粒子： (1)原子若是吸收光子的能量而被激发，则光子的能量 必须等于两能级的能量差，否则不被吸收，不存在激发到n 能级时能量有余，而激发到n＋1时能量不足，则可激发到n 能级的问题。但当光子能量E＞13.6 eV，氢原子能够ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ收光 子使电子电离，且电子具有动能。 (2)原子还可吸收外来实物粒子(例如自由电子)的能量而 被激发，由于实物粒子的动能可全部或部分地被原子吸收， 所以只要入射粒子的能量大于或等于两能级的能量差值(E＝ En－Ek)，均可使原子发生能级跃迁。
答案：CD
对原子能级的理解
[例2] 原子从一个能级跃迁到一个较低的能级时，有可 能不发射光子，例如在某种条件下，铬原子的n＝2能级上的电 子跃迁到n＝1能级上时并不发射光子，而是将相应的能量转交 给n＝4能级上的电子，使之能脱离原子，这一现象叫做俄歇效 应。以这种方式脱离原子的电子叫做俄歇电子。已知铬原子的
图3－3－1
1885年，巴耳末发现这四条光谱的波长可以用一个很
简单的数学公式表示，这个公式叫巴耳末公式。
氢原子光谱在可见光区域和紫外区的14条谱线满足巴 耳末公式
1λ＝R(212－n12)，n＝3,4,5，… R称为里德伯常量，实验测得R＝1.097×107
m－1，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
的能量为ΔE1＝E2－E1＝34A。
n＝4能级上的电子脱离原子电离，即跃迁到无穷远
处吸收的能量ΔE2＝E∞－E4＝1A6
发生俄歇效应，电子的动能为Ek 由能量守恒可得ΔE1＝ΔE2＋Ek，
所以Ek＝1116A，故C对。 [答案] C
(1)类比氢原子的能级规律，搞清所涉及的能量关系， 是解决此类问题的关键。
2019-2019学年高二物理粤教版选修3-5同步课件：第3章第3节氢原子光谱39张
由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来 鉴别物质和确定的化学组成．这种方法叫做光谱分析．
原子光谱的不连续性反映出原子结构的不连续性，所以光 谱分析也可以用于探索原子的结构．
பைடு நூலகம்
（双选）下列关于光谱的说法正确的是( ) A．炽热固体、液体和高压气体发出的光谱是连续光谱 B．各种原子的线状谱中的明线和它的吸收谱中的暗线必 定一一对应 C．气体发出的光只能产生线状谱 D．甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气可得到甲物 质的吸收光谱
答案：C
对氢原子光谱理解
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单．瑞士的一位数 学教师巴耳末通过分光镜研究了氢原子光谱，发现四条光谱的 波长可以用一个很简单的数学公式表示，这个公式称为巴耳末 公式： 1λ＝R212－n12，n＝3,4,5…
式中常数R称为里德伯常量．对于氢原子，实验测得R的 值为1.079×107 m－1.
四、原子光谱的特点
科学家观察了大量的原子光谱，发现每种原子都有自己特 定的原子光谱．不同原子，其原子光谱__不__相__同__．我们可以通 过__分__析__光__谱____鉴别不同的原子，确定物体的化学组成并发现 新元素．下图为几种原子的光谱：
对光谱的认识
早在17世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象， 并把实验中得到的彩色光带叫做光谱．如图所示：
吸收光谱是高温物体发出的光(其中包含连续分布的一切波 长的光)通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱．
各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的发射 光谱中的一条明线相对应．这表明，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．因此吸收光谱中的暗谱 线，也是原子的特征谱线．太阳的光谱是吸收光谱．如图所示：
【优化方案】精品课件物理选修3-5(配粤教)第3章第三节
2．吸收光谱 (1)吸收光谱：高温物体发出的白光通过物质 后，某些波长的光波被物质吸收后产生的光谱 ． (2)产生：由炽热物体(或高压气体)发出的白光 通过温度较低的气体后产生． 例如：让弧光灯发出的白光通过低温的钠气， 可以看到钠的吸收光谱． 若将某种元素的吸收光谱和明线光谱比较可以 发现：各种原子吸收光谱的暗线和明线光谱的 亮线相对应．即表明某种原子发出的光和吸收 的光的频率是特定的．
特别提醒：谱线的分立特征反映原子内部电 子运动的量子化特征，对于研究更复杂的原 子结构具有指导意义．
即时应用(即时突破，小试牛刀) 1 1 1 2.(双选)下列关于巴耳末公式 λ ＝R22－n2 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，也适用 于其他原子的光谱分析
பைடு நூலகம்
思考感悟 进行光谱分析有何意义？
提示：1859年，德国化学家本生和物理学 家基尔霍夫创立了光谱分析法，被称为“化 学家神奇的眼睛”．通过这种方法，科学家 在实验室中发现了几种新的化学元素，另外 ，光谱分析可以鉴别和确定物质的化学组成 ，还为物理学家深入研究原子世界打开了一 扇大门．
核心要点突破
一、光谱 原子光谱 1．光谱 (1)光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开， 获得光的波长 ( 或频率 ) 成分和强度分布的记 录，即光谱．光谱分为连续光谱和明线光 谱． (2)连续光谱：连续分布的包含从红光到紫光 的各种色光的光谱． 产生：是由炽热的固体、液体、高压气体发 光而产生的．
7 m－1 1.097 × 10 里德伯常量 ____________，R＝_________________.
粤教版高中物理选修3-5课件第三章第三四节原子的能级结构
(3)玻尔理论对氢原子光谱的解释． ①解释巴耳末公式： 按照玻尔理论，从高能级跃迁到低能级时辐射的光子 的能量为 hν＝Em－En；巴耳末公式中的正整数 n 和 2 正 好代表能级跃迁之前和之后的定态轨道的量子数 n 和 2. ②解释氢原子光谱的不连续性： 原子从较高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等 于前后两能级差，由于原子的能级是分立的，所以放出 的光子的能量也是分立的，因此原子的发射光谱只有一 些分立的亮线．
答案：CD
拓展一 氢原子光谱 如图所示为氢原子光谱． (1)仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？ (2)氢原子光谱的谱线波长具有什么规律？
提示：(1)氢原子光谱从左向右谱线间的距离越来越大． (2)氢原子光谱的谱线波长符合巴耳末公式．
1．原子光谱． (1)概念： 原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的光 谱，这种光谱被称为原子光谱． (2)特点： ①每种原子都有自己特定的原子光谱． ②不同的原子，其原子光谱不同，原子光谱被称为 原子的“指纹”．
(4)玻尔理论的局限性． ①玻尔理论的成功之处：玻尔理论第一次将量子观 念引入原子领域．提出了定态和跃迁的概念，成功地解 释了氢原子光谱的实验规律． ②玻尔理论的局限性：过多地保留了经典理论，对 更复杂的原子发光无法解释．
2．氢原子能级． (1)氢原子的能级图如图所示，从玻尔的基本假设出 发，运用经典电磁学和经典力学的理论，可以计算氢原 子中电子的可能轨道及相应的能量． rn＝n2r1，En＝En21，式中 n＝1，2，3，…其中 r1＝ 0.53×10－10 m，E1＝－13.6 eV. n 取不同的量子数时，可求得各能级的能量值．
第三章 原子结构之谜
第三节 氢原子光谱 第四节 原子的能级结构
学习目标
1.了解氢原子光谱的不连 续性及各个线系. 2.了解能级结构猜想. 3.知道氢原子能级公式. 4.能够利用能级公式分析 一些有关能级的问题．
2019-2020年高中物理 第3章 第3、4节 氢原子光谱 原子的能级结构学案 粤教版选修3-5
2019-2020年高中物理 第3章 第3、4节 氢原子光谱 原子的能级结构学案 粤教版选修3-5玻尔的原子模型⎩⎪⎨⎪⎧⎩⎪⎨⎪⎧内容对光谱的解释能级及能级跃迁应用⎩⎪⎨⎪⎧解释氢原子的发光现象根据能级跃迁计算光子的能量、波长等1．原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的光谱，这种光谱被称为原子光谱．2．每种原子都有自己特定的原子光谱，不同的原子，其原子光谱不同，因而原子光谱被称为原子的指纹．3．人们把一系列符合巴耳末公式的光谱线称为巴耳末系，其公式为1λ＝，n ＝3，4，5，… 4．由于氢原子光谱是分立的，因此我们猜想原子内部的能量也是不连续的，并把此能量称为原子的能级．5．氢原子的能级公式为En ＝，n ＝1，2，3，…其中E 1＝－13.6_eV ，这个最低能级对应的状态称为基态，其他状态称为激发态．6．处于激发态的氢原子是不稳定的，它会向较低的能级跃迁，跃迁时释放出来的能量以光子的形式向外辐射，辐射出来的能量等于两能级间的能量差．基础达标1．(多选)关于玻尔原子理论的基本假设，下列说法中正确的是(AB )A ．原子中的电子绕原子核做圆周运动，库仑力提供向心力B ．电子绕核运动的轨道半径只能取某些特定的值，而不是任意的C ．原子的能量包括电子的动能和势能，电子动能可取任意值，势能只能取某些分立值D ．电子由一条轨道跃迁到另一条轨道上时，辐射(或吸收)的光子频率等于电子绕核运动的频率解析：由玻尔理论知，A 、B 正确；因电子轨道是量子化的，所以原子的能量也是量子化的，C 错误；电子绕核做圆周运动时，不向外辐射能量，原子辐射的能量与电子绕核运动无关，D 错误．2．大量氢原子从n ＝5的激发态，向低能级跃迁时，产生的光谱线条数是(D )A ．4条B ．6条C ．8条D ．10条解析：由题意可知，当大量氢原子从n ＝5能级跃迁时，有C25＝10条光谱线产生．3．下列物质产生的光谱是线状谱的是(D )A ．炽热的钢水B．发亮的白炽灯C．炽热的高压气体D．固体或液体汽化成稀薄气体后发光解析：炽热的固体、液体和高压气体产生的光谱是连续谱．4．(多选)关于玻尔的原子模型，下述说法中正确的有(BD)A．它彻底否定了卢瑟福的核式结构学说B．它发展了卢瑟福的核式结构学说C．它完全抛弃了经典的电磁理论D．它引入了普朗克的量子理论解析：玻尔的原子模型在核式结构模型的前提下提出轨道量子化、能量量子化及能级跃迁，故A错误、B正确，它的成功就在于引入了量子化理论，缺点是被过多引入的经典力学所困，故C错误、D正确．5．一群氢原子处于同一较高的激发态，它们向较低激发态或基态跃迁的过程中(B) A．可能吸收一系列频率不同的光子，形成光谱中的若干条暗线B．可能发出一系列频率不同的光子，形成光谱中的若干条亮线C．只吸收频率一定的光子，形成光谱中的一条暗线D．只发出频率一定的光子，形成光谱中的一条亮线解析：当原子由高能级向低能级跃迁时，原子将发出光子，由于不只是两个特定能级之间的跃迁，所以它可以发出一系列频率的光子，形成光谱中的若干条亮线．6．(多选)有关原子光谱，下列说法正确的是(BD)A．原子光谱不能反映原子结构特征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解析：不同的原子发出的谱线不相同，每一种原子都有自己的特征谱线，利用光谱分析可以用来确定元素，原子光谱可以间接反映原子结构的特征，故B、D正确，A错误．太阳光谱是不连续的，故C不正确．能力提升7．氢原子的能级图如图所示．欲使一处于基态的氢原子释放出一个电子而变成氢离子，则该氢原子需要吸收的能量至少是(A)A．13.60 eV B．10.20 eVC．0.54 eV D．27.20 eV解析：要使氢原子变成氢离子，是使氢原子由低能级向高能级跃迁，需要吸收的能量大于等于ΔE＝En－E1＝0－(－13.60) eV＝13.60 eV，选项A满足题意．8．根据玻尔理论，下列关于氢原子的论述正确的是(C)A．若氢原子由能量为En的定态向低能级跃迁，则氢原子要辐射的光子能量为hν＝En B．电子沿某一轨道绕核运动，若圆周运动的频率为ν，则其发光的频率也是νC．一个氢原子中的电子从一个半径为ra的轨道自发地直接跃迁到另一半径为rb的轨道，已知ra>rb，则此过程原子要辐射某一频率的光子D．氢原子吸收光子后，将从高能级向低能级跃迁解析：原子由能量为En的定态向低能级跃迁时，辐射的光子能量等于能级差，与En 不相等，故A错；电子沿某一轨道绕核运动，处于某一定态，不向外辐射能量，故B错；电子由半径大的轨道跃迁到半径小的轨道，能级降低，因而要辐射某一频率的光子，故C正确；原子吸收光子后能量增加，能级升高，故D错．9．氢原子部分能级的示意图如图所示，不同色光的光子能量如下表所示：处于某激发态的氢原子，发射的光的谱线在可见光范围内仅有2条，其颜色分别为(A) A．红、蓝—靛 B．黄、绿C．红、紫 D．蓝—靛、紫解析：本题意在考查考生对氢原子能级的理解，并能正确结合电磁波谱解决氢原子跃迁的能级问题．由七种色光的光子的不同能量可知，可见光光子的能量范围在1.61～3.10 eV，故可能是由第4能级向第2能级跃迁过程中所辐射的光子，E1＝－0.85 eV－(－3.40)eV＝2.55 eV，即蓝—靛光；也可能是氢原子由第3能级向第2能级跃迁过程中所辐射的光子，E2＝－1.51 eV－(－3.40)eV＝1.89 eV，即红光．10．如图所示为氢原子最低的四个能级，当氢原子在这些能级间跃迁时．(1)有可能放出几种不同能量的光子？(2)在哪两个能级间跃迁时，所发出的光子波长最长？波长是多少？解析：(1)由N＝，可得N＝＝6种；(2)氢原子由第四能级向第三能级跃迁时，能级差最小，辐射的光子能量最小，波长最长，根据hν＝E4－E3＝－0.85－(－1.51) eV＝0.66 eV，λ＝＝答案：(1)6 (2)第四能级向第三能级 1.88×m。
广东省惠阳区中山中学粤教版高中物理选修3-5导学案：第三章原子结构之谜第三节 精品
选修3-5 第三章原子结构之谜第三节氢原子光谱班级姓名学号评价【自主学习】一、学习目标1．了解氢原子光谱的特点.2．知道巴耳末公式及里德伯常量.3．了解原子光谱及光谱分析的应用．二、重点难点1．原子光谱的特点.2．原子光谱及光谱分析三、问题导学1．什么叫光谱？光谱分为哪几类？产生原因分别是什么？2．氢原子光谱有什么特征？四、自主学习（阅读课本P56-59页，《金版学案》P55-56知识点1）1．完成《金版学案》P55预习篇1、2、3.五、要点透析（见《金版学案》P55-56知识点1）1．发射光谱物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。
发射光谱分两类：连续光谱和明线光谱。
（1）连续光谱：连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱。
如下图所示。
炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱。
例如白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱。
（2）明线光谱：只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱，简称为线状谱。
各条谱线对应不同波长的光，如下图所示。
稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是线状谱。
线状谱是由游离状态的原子发射的。
每种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光，因此线状谱的谱线也叫原子的特征谱线。
2．吸收光谱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，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。
如下图示。
3．光谱分析由于各种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别和确定物质的化学组成。
如果在某种物质的线状谱或吸收光谱中出现了若干种元素的特征谱线，表明该物质中含有这种元素的成分，这种对物质进行化学组成的分析和鉴别方法称为光谱分析。
可以用作光谱分析的原子光谱主要有两种：一种是明线光谱，另一种是吸收光谱。
4．氢原子光谱（1）氢原子光的巴尔末系巴耳末对可见光区的4条谱线做了分析，发现这些谱线的波长可用公式表示⎪⎭⎫ ⎝⎛-=221211n R λ n=3,4,5,6… 其中711.09710R m -=⨯为里得伯常量 用此公式计算结果与实际基本符合，说明此公式能反映氢光谱的规律。
高中物理选修3-5优质学案：18.3氢原子光谱
3 氢原子光谱[学习目标] 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1．定义：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录． 2．分类(1)线状谱：光谱是一条条的亮线． (2)连续谱：光谱是连在一起的光带．3．特征谱线：各种原子的发射光谱都是线状谱，说明原子只发出几种特定频率的光，不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率不一样，光谱中的亮线称为原子的特征谱线． 4．应用：利用原子的特征谱线，可以鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法称为光谱分析，它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10－10g 时就可以被检测到．二、氢原子光谱的实验规律1．许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的一条重要途径．2．氢原子光谱的实验规律满足 巴耳末公式：1λ＝R (122－1n2)(n ＝3,4,5…)式中R 为里德伯常量，R ＝1.10×107m －1，n 取整数．3．巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征． 三、经典理论的困难1．核式结构模型的成就：正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子散射实验．2．经典理论的困难：经典物理学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．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)各种原子的发射光谱都是连续谱．(×)(2)各种原子的发射光谱都是线状谱，并且只能发出几种特定频率的光．(√)(3)线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质．(×)(4)可以利用光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分．(√)(5)巴耳末公式中的n既可以取整数也可以取小数．(×)(6)经典物理学很好地解释了原子的稳定性．(×)一、光谱和光谱分析[导学探究]如图1所示为不同物体发出的不同光谱．图1(1)钨丝白炽灯的光谱与其他三种光谱有什么区别？(2)铁电极弧光灯的光谱、分子状态的氢光谱、钡光谱的特征相同吗？[答案] (1)钨丝白炽灯的光谱是连续的中间没有暗线或亮线．而其他三种光谱是由一些不连续的亮线组成的．(2)这三种光谱中亮线的位置是不同的，即特征不同． [知识深化] 1．光谱的分类光谱⎩⎨⎧发射光谱⎩⎪⎨⎪⎧连续谱线状谱吸收光谱2．几种光谱的比较3.太阳光谱(1)太阳光谱的特点：在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线，是一种吸收光谱．(2)对太阳光谱的解释：阳光中含有各种颜色的光，但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吸收它自己特征谱线的光，然后再向四面八方发射出去，到达地球的这些谱线看起来就暗了，这就形成了明亮背景下的暗线． 4．光谱分析(1)优点：灵敏度高，分析物质的最低含量达10－10g.(2)应用：a.发现新元素；b.鉴别物体的物质成分． (3)用于光谱分析的光谱：线状谱和吸收光谱．例1(多选)下列关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是()A．太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱B．煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱C．进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续谱D．我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分[答案]BC[解析]太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续谱经过太阳大气层时产生的吸收光谱，正是太阳发出的光谱被太阳大气层中存在的对应元素吸收所致，白炽灯发出的是连续谱，选项A错误；月球本身不会发光，靠反射太阳光才能使我们看到它，所以不能通过光谱分析鉴别月球的物质成分，选项D错误；光谱分析只能是线状谱或吸收光谱，连续谱是不能用来进行光谱分析的，所以选项C 正确；煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱，选项B 正确．针对训练1 关于光谱，下列说法正确的是( ) A ．一切光源发出的光谱都是连续谱 B ．一切光源发出的光谱都是线状谱 C ．稀薄气体发出的光谱是线状谱D ．做光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质和确定物质的组成成分 [答案] C[解析] 物体发光的发射光谱分为连续谱和线状谱，A 、B 错；做光谱分析可使用吸收光谱也可以使用线状谱，D 错．二、氢原子光谱的实验规律及应用 [导学探究] 如图2所示为氢原子的光谱．图2(1)仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？(2)阅读课本，指出氢原子光谱的谱线波长具有什么规律？ [答案] (1)从右至左，相邻谱线间的距离越来越小．(2)可见光区域的四条谱线的波长满足巴耳末公式：1λ＝R (122－1n 2)，n ＝3,4,5，…[知识深化]1．氢原子光谱的特点：在氢原子光谱图中的可见光区内，由右向左，相邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性． 2．巴耳末公式(1)巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式：1λ＝R(122－1n2)(n＝3,4,5，…)，该公式称为巴耳末公式．式中R叫做里德伯常量，实验值为R＝1.10×107m－1.(2)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．巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征．3．其他谱线：除了巴耳末系，氢原子光谱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．例2(多选)下列关于巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)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，故氢原子光谱是连续谱C．公式中n只能取大于或等于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱D．公式不但适用于氢原子光谱的分析，也适用于其他原子光谱的分析[答案]AC[解析]此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的四条谱线中得到的，只适用于氢原子光谱的分析，A对，D错；公式中n只能取大于等于3的整数，λ不能连续取值，故氢原子光谱是线状谱，B错，C对．例3根据巴耳末公式，指出氢原子光谱巴耳末线系的最长波长和最短波长所对应的n，并计算其波长．[答案]当n＝3时，波长最长为6.55×10－7m当n＝∞时，波长最短为3.64×10－7m[解析]对应的n越小，波长越长，故当n＝3时，氢原子发光所对应的波长最长．当n＝3时，1λ1＝1.10×107×(122－132) m－1解得λ1≈6.55×10－7m. 当n ＝∞时，波长最短， 1λ2＝14R ， λ2＝4R ＝41.10×107m ≈3.64×10－7m.1.先写出巴耳末公式的表达式． 2．明确n 的取值，n ＝3,4,5….3．公式中n 的取值越小，对应的波长越长；n 的取值越大，对应的波长越短． 针对训练2 氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为( ) A.59B.49C.79D.29 [答案] A[解析] 由巴耳末公式1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2 n ＝3,4,5，… 当n →∞时，有最小波长λ1，1λ1＝R 122，当n ＝3时，有最大波长λ2，1λ2＝R ⎝⎛⎭⎫122－132，得λ1λ2＝59.1．(原子光谱的产生)(多选)下列光谱中属于原子光谱的是()A．太阳光谱B．放电管中稀薄汞蒸气产生的光谱C．白炽灯的光谱D．酒精灯中燃烧的钠蒸气所产生的光谱[答案]BD[解析]放电管中稀薄汞蒸气产生的光谱、酒精灯中燃烧的钠蒸气产生的光谱分别是由汞蒸气、钠蒸气发光产生的，均是原子光谱，故选项B、D对．2．(光谱的理解)(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[答案]AB[解析]炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱，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；发射光谱分为连续谱和线状谱，D错误．3．(光谱分析)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正确的是()A ．利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分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物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分D ．同一种物质的线状谱与吸收光谱上的暗线由于光谱的不同，它们没有关系 [答案] B[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亮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，这些暗线由所经过的物质决定，C 错误；某种物质发出某种频率的光，当光通过这种物质时它也会吸收这种频率的光，因此线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，D 错误．4．(氢原子光谱的实验规律)(多选)巴耳末通过对氢原子光谱的研究总结出巴耳末公式1λ＝R (122－1n 2)，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 [答案] CD[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．。
2019版物理新课堂学案选修3-5粤教版课件：第三章第三四节原子的能级结构
3．注意． (1)在氢原子光谱图中的可见光区内，随着波长的逐 渐减小(由右向左)，相邻谱线间的距离越来越小，表现出 明显的规律性． (2)巴耳末线系中的 n 值越大，对应的波长 λ 越短． (3)巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线 总结出来的，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括 可见光和紫外光．
答案：C
知识点二 原子的能级结构 提炼知识 1．能级结构猜想． (1)由于氢原子光谱是分立的，所以猜想原子内部的 能量也是不连续的． (2)能级：把原子内部不连续的能量称为能级．
(3)跃迁： ①把原子从一个能级变化到另一个能级的过程叫作 跃迁． ②处于高能级的原子，自发地向低能级跃迁时辐射 光子；原子吸收特定频率的光子或通过其他途径获得能 量时，可以从低能级向高能级跃迁．原子辐射或吸收光 子的能量为 hν＝Em－En，其中 Em、En 分别为原子跃迁 前后的能级．
Байду номын сангаас
2．氢原子光谱． (1)氢原子光谱的特点． 从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图所示，在 可见光区域内，氢原子光谱有四条谱线，它们分别用符 号 Hα、Hβ 、Hγ 和 Hδ 示．
在氢原子光谱图中的可见光区内，随着波长的逐渐 减小(由右向左)，相邻谱线间的距离越来越小，表现出明 显的规律性． (2)巴耳末系． 1885 年，巴耳末发现这四条光谱的波长可以用一个 很简单的数学公式表示，这个公式叫巴耳末公式．
2．巴耳末公式． 人们把一系列符合巴耳末公式的光谱线统称为巴耳 末系，其公式为 1 1 1 2－ 2，n＝3，4，5，… ＝ R λ 2 n
判断正误 (1)可以利用光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成 成分．(√) (2) 巴耳末公式中的 n 既可以取整数也可以取小 数．(×)
2018-2019学年粤教版选修3-5第3章第三节氢原子光谱学案
第三节 氢原子光谱应用．一、巴耳末系1．氢光谱的获得在充有稀薄氢气的放电管两极间加上2～3 kV 的高压，使氢气放电，氢原子在______的激发下发光，再通过________观察光谱．2．光谱的特点（1）可见光区有四条，大部分在______区．（2）光谱是几条分立的______．3．谱线间的规律——巴耳末公式1λ＝______________，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____________的光谱线的统称．预习交流1巴耳末公式反映了氢原子谱线的分立特征，这说明了什么？二、氢原子光谱中的其他线系广义巴耳末公式表示为1λ＝____________．式中m 和n 均为正整数，且n ＞m ． 三、原子光谱1．原子光谱的特点（1）原子光谱的谱线是一些分立的亮线，是__________的．（2）每种原子都有自己的特定的原子光谱，不同的原子，其原子光谱均______．2．原子光谱的用途通过__________，鉴别不同的原子、确定物体的__________并发现新元素．预习交流2在太阳光下，如果我们用一个玻璃棱镜放在水平面上，在棱镜的背面会看到彩色的光带，你知道这种现象是如何产生的吗？答案：一、1．电场分光镜2．（1）紫外（2）亮线3．R（122－1n2）4．巴耳末公式预习交流1：答案：谱线的分立特征反映原子内部电子运动的量子化特征，对于研究更复杂的原子结构具有指导意义．二、R（1m2－1n2）三、1．（1）不连续（2）不同2．光谱分析化学组成预习交流2：答案：这是一种光的色散现象．白光为复色光，是由七种颜色的光复合而成，复色光分解为单色光的现象叫做光的色散，形成的彩色光带称为光谱．一、光谱与光谱分析1．什么是光谱？为什么线状谱又叫原子的特征光谱？2．利用白炽灯的光谱，能否检测出灯丝的成分？3．线光谱和连续谱的区别是什么？4．可以用作光谱分析的是哪种光谱？5．吸收光谱是温度很高的光源发出来的白光，通过温度较低的蒸汽或气体后产生的，如让高温光源发出的白光，通过温度较低的钠的蒸汽就能生成钠的吸收光谱．这个光谱背景是明亮的连续光谱．而在钠的标识谱线的位置上出现了暗线．通过大量实验观察总结出一条规律，即每一种元素的吸收光谱里暗线的位置跟它们明线光谱的位置是互相重合的．也就是每种元素所发射的光的频率跟它所吸收的光频率是相同的．太阳光谱是一种吸收光谱，在太阳光谱上有许多暗线，有的同学认为这些暗线表示太阳上含有这些元素，有的同学认为这些暗线是因为地球大气中含有的元素，在太阳光穿过地球大气层时吸收了相应的特征谱线而出现的，你认为呢？对于原子光谱，下列说法不正确的是（）．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，可以鉴别物质中含有哪些元素氢原子光谱是怎样获得的？研究氢原子光谱对于探索原子结构有什么意义？（双选）关于巴耳末公式1λ＝R （122－1n2）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 ．公式中的n 可取任意值，故氢光谱是连续谱C ．公式中的n 只能取大于等于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巴耳末公式只适用于部分氢光谱的规律，在氢光谱中还有其他线系，从公式可以看出氢光谱是不连续的，由于不同原子有自己的特征谱线，因此此公式不适用于其他原子光谱．1．白炽灯产生的光谱是（ ）．A ．连续光谱B ．线状光谱C ．原子光谱D ．吸收光谱2．白光通过棱镜后在屏上会形成按红、橙、黄、绿、蓝、靓、紫排列的连续光谱，下列说法不正确的是（ ）．A ．棱镜使光增加了颜色B ．白光是由各种颜色的光组成的C ．棱镜对各种色光的折射率不同D ．发光物体发出了在可见光区的各种频率的光3．（双选）关于光谱和光谱分析，下列正确的是（ ）．A ．光谱包括连续光谱和线状谱B ．太阳光谱是连续光谱，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4．对于巴耳末公式，下列说法正确的是（ ）．A ．所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应B ．巴耳末公式只确定了氢原子发光的可见光部分的光的波长C ．巴耳末公式确定了氢原子发光的一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光D ．巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长5．计算巴耳末系中波长最长的光子的能量是多少？答案：活动与探究1：1．答案：用棱镜或光栅可以把光按波长展开，获得光的波长（或频率）成分和强度分布的记录，即为光谱．通俗地说就是自然光经过三棱镜后在屏幕上得到的彩色光带．不同元素的原子发出的光谱不相同，就像人的指纹一样各不相同，代表了人的特征，线状光谱也就代表了原子的特征．2．答案：不能，白炽灯的光谱是连续谱，不是原子的特征谱线，因而无法检测出灯丝的成分．3．4．有原子自身的特征谱线，但不能使用连续光谱．5．答案：太阳光吸收光谱上的暗线是因为太阳发出的光穿过温度比太阳本身低得多的太阳大气层，而在这大气层里存在着从太阳里蒸发出来的许多元素的气体，太阳光穿过它们的时候跟这些元素的标识谱线相同的光都被这些气体吸收掉了．因此我们看到的太阳光谱是在连续光谱的背景上分布着许多条暗线．这些暗线对应的元素为太阳大气层的成分．迁移与应用1：B 解析：原子光谱为线状谱，故A正确．各种原子都有自己的特征谱线，故B错误，C正确．根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．活动与探究2：答案：氢原子光谱是由氢气放电管发光得到的．因为许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，所以光谱研究是探索原子结构的一条重要途径．迁移与应用2：AC 解析：此公式是巴耳末在研究氢光谱在可见光区的4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λ不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱．当堂检测1．A 解析：炽热的固体发出的光谱是连续光谱．2．A 解析：白光通过棱镜使各种色光落在屏上的不同位置，说明棱镜对各种色光偏折不同，形成的连续光谱按波长（或频率）排列，即白光是包括各种频率的光，光的颜色是由波长（或频率）决定，并非棱镜增加了颜色，即B、C、D正确．3．CD 解析：光谱包括发射光谱和吸收光谱，发射光谱又分为线状谱和连续谱，其中线状谱和吸收光谱可用作光谱分析．4．C 解析：巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子的发光，A、D错误；巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括可见光和紫外光，B错误，C正确．5．答案：3.0×10－19 J解析：根据巴耳末公式1λ＝R（122－1n2）可知，当n＝3时λ最大，将n＝3代入得λ＝6.563×10－7 m据公式c＝λν及光子能量ε＝hν可知，ε＝hν＝h cλ＝6.63×10－34×3×1086.563×10－7J＝3.0×10－19 J．。
3.3 氢原子光谱 课件(粤教版选修3-5)
｛
光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上 出现一些暗线（与特征谱线相对应）
光谱分析：
1、光谱分析：由于每一种元素都有自己的特征 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。 2、光谱分析的的原理：利用发射光谱和吸收 光谱。 3、光谱分析的优点：非常灵敏而且迅速。 4、光谱分析的应用：发现新元素和研究天体的 化学组成。
二、氢原子光谱的其他谱系
氢原子光谱
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
1 1 R( 2 2 ) n 3, 4,5,... 2 n 7 1 巴耳末公式 R=1.10 10 m 里德伯常量
1
三、原子光谱
每一种原子都有自己特定的原子光谱，不同原子， 其原子光谱均不同
各种光谱的特点及成因：
发 射 光 谱 定义：由发光体直接产生的光谱 产生条件：炽热的固体、液体和高压气体发 连续光谱 光形成的 光谱的形式：连续分布，一切波长的光都有 线状光谱 产生条件：稀薄气体发光形 光谱形式：一些不连续的明线组成，不同 元素的明线光谱不同（又叫特征光谱）
定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的 吸 光谱 收 光 产生条件：炽热的白光通过温度较白光低的气体后， 谱 再色散形成的
（3）吸收光谱 物体发出的白光通过物质时，某些波长的光被 物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。 各原子的吸收光谱中每一条暗线都跟该种原子 的原子的发射光谱中的一条明线相对应。 这表明，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。 因此吸收光谱中的暗谱线，也是原子的特征谱 线。太阳的光谱是吸收光谱。
巴末耳的研究
（1）连续光谱
连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫 做连续光谱。
2018-2019学年教科版选修3-5光谱、氢原子光谱 课件(39张)
稳定 的，不向外辐射能量．
(3)跃迁假设：原子从一个能量状态向另一个能量状态跃迁 时要 吸收 或 放出 一定频率的光子，光子的能量等于两个状 态的 能量差 ，即 hν＝ E2－E1 .
2．能级：在玻尔理论中，原子各个可能状态的 能量值 叫 能级． 3．基态和激发态：原子能量 最低 的状态叫基态，其他能 量 (相对于基态)较高的状态叫激发态． 4． 量子数： 现代物理学认为原子的可能状态是 不连续 的， 各状态可用正整数 1,2,3， …表示， 叫做量子数， 一般用 n 表示．
(1) 一个原子和一群原子的区别：一个氢原子只有一个电 子，在某个时刻电子只能在某一个可能的轨道上，当电子从一 个轨道跃迁到另一个轨道上时，可能情况有多种 n n－ 1 2 Cn＝ ， 2
但产生的跃迁只有一种．而如果是大量的氢原子，这些原子的 核外电子跃迁时就会出现所有的可能情况．
(2)入射光子和入射电子的区别：若是在光 子的激发下引起原子跃迁，则要求光子的能量 必须等于原子的某两个能级差；若是在电子的 碰撞下引起的跃迁，则要求电子的能量必须大 于或等于原子的某两个能级差．两种情况有所 区别．
5．氢原子的能级和轨道半径 (1)氢原子半径公式 2 n rn＝ r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态半径， 10 ＝ 也称为玻尔半径， m. 0.53×10－r 1 (2)氢原子能级公式 1 En＝ n2 E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为氢原子 －13.6 E1＝ 基态的能量值， eV.
[解析] 处于基态的氢原子受到能量为 12.8 eV的高速电子轰击而跃迁，最高跃迁到n＝4能 级，最多能辐射出 6 种不同频率的光子，能辐 射出的波长最长的光子是从n＝4跃迁到n＝3能 级时放出的，选项B，D正确，A，C错误． [答案] BD
2019-2020学年粤教版物理选修3-5新素养课件：第三章 3 第三节 氢原子光谱
(1)太阳光谱是吸收光谱，是阳光透过太阳的高层 大气层时而形成的，不是地球大气造成的． (2)某种原子线状光谱中的亮线与其吸收光谱中的暗线是一一 对应的，两者均可用来作光谱分析．
(多选)关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是( ) A．太阳光谱是线状谱 B．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，不能用连续谱 D．观察月亮光谱，可以确定月亮的化学组成 [思路点拨] 由各种光谱产生的条件对说法作出分析判断，光 谱分析中应为物体发光的光谱，而月亮不发光，它是靠反射太 阳光而“明亮”．
巴耳末系谱线波长满足巴耳末公式1λ＝R212－n12，n＝3， 4，5….在氢原子光谱可见光区，最长波长与最短波长之比为
()
A．95
B．43
C．98
D．85
[解析] 巴耳末系有四条谱线在可见光区，n 的取值分别为 3、 4、5、6.n 越小，λ 越大，故 n＝3 时波长最大，λmax＝53R6；n ＝6 时波长最小，λmin＝83R6，故λλmmainx＝85，D 项正确． [答案] D
三、原子光谱 由于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，原子光谱被称为原子的“指纹”，可以通过对 光谱的分析_鉴__别___不同原子，确定物体的_化__学__组__成___并发现 __新__元__素__．
2．(1)各种原子的发射光谱都是连续谱．( × ) (2)不同原子的发光频率是不一样的．( √ ) (3)线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质．( × )
式：1λ＝R212－n12，n＝3，4，5，6…，式中 R 称为_里__德__伯__常__量___， R＝__1_._0_9_7_×__1_0_7 _m__－_1 _____________． 一系列符合巴耳末公式的光谱线统称_巴__耳__末__系___．
高中物理第三章原子结构之谜3.3氢原子光谱教案粤教版选修3_520170905217
3.3 氢原子光谱课堂互动三点剖析一、氢原子光谱1.巴尔末系人们在观察氢原子光谱时，在可见光区内发现了四条谱线，其波长分别是656.3 nm、1486.1 nm、434.1 nm和410.2 nm，如果令v ,v称波数，巴耳末公式可改列如下：1 1 n 4 12v(BB 2 2n 4 2 1n2),1 1v2 ),3.4,5,①R( n2 n24上式中的常数称里德伯常数，从对氢光谱的精密测量，获得R值是RBR=1.096 775 8×107 m-1R当n→∞,①式成为v. 222.其他谱线系1 1 1莱曼系R ( ),n=2,3,4，…12 n21 1 1巴耳末系R ( ),n=3,4,5，…22 n21 1 1帕邢系R ( ),n=4,5，6，…2 n231 1 1布喇开系R ( ),n=5，6，7，…42 n21 1 1普丰德系R ( ),n=6,7,8，…2 n251 1 1显然氢原子光谱的波数可以表达为R [ ]，m2 n2式中m=1,2,3,…;对每一个m,n=m+1,m+2,m+3,…,构成一个谱线系.二、光谱分析1.原子光谱原子都有自己特有的原子光谱，不同的原子，其原子光谱均不同.2.光谱分析把得到的光谱和已知的原子光谱对照确定元素的方法为光谱分析，用来做光谱分析的原子光谱有两种：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，它是白光通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的.各个击破的理解，正确的是（）1 1 1【例1】关于巴耳末公式R ( )22 n2A.此公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的1B.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：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λ不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱.答案：AC类题演练1在可见光范围内波长最长的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？1 1 1解析：据公式R () 2 n22n=3,4,5,…当n=3 时，波长λ最大，其次是n=4时，1 7 1 1当n=3时， 1.1010 ()4 91解得λ1=6.5×10-7 m.1 7 1 1当=4时， 1.1010 ()4 162解得λ2=4.8×10-7 m.氢原子光谱是由一系列不连续的谱线组成的线状谱.答案：n=3时，λ=6.5×10-7 m,n=4时，λ=4.8×10-7 m.氢原子光谱是由一系列不连续的谱线组成的.变式提升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11 1R (32 n2) ,n=4,5,6,…,R=1.10×107 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？1 1 1解析：（1）若帕邢系公式R ( )32 n2,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=Tv=λν，得γ=c31081.09106Hz=2.75×1014 Hz.答案：（1）1.09×10-6 m （2）3×108 m/s 2.75×1014 Hz【例2】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2D.分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素解析：原子光谱为线状谱，A项正确；各种原子都有自己的特征谱线，故B项错C项对；据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成,D项正确.答案：ACD3。
广东省惠州市惠东中学2018-2019学年粤教版高二物理选修3-5第三章第三节氢原子光谱(共11张PPT)
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氢原子光谱的其他线系
1 1 紫外区： 莱曼系 R ( 2 2 ) , n 2,3, 1 n 1 1 1 可见光区： 巴尔末系 R ( 2 2 ) , n 3,4, 2 n 1 1 1 帕邢系 R ( 2 2 ) , n 4,5, 3 n
展开，获得光的波长（频率）或者强度 分布的记录，就是光谱。
一、发射光谱：物体发光直接产生的光谱
连续光谱: 连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱 本质:炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱 例如白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水发出的光
线状光谱: 只含有一些不连续的亮线的光谱，光谱中的亮线 (明线光谱) 叫谱线，各条谱线对应不同波长的光 本质:稀薄气体或金属的蒸气的发光所致 例如：霓红灯原子只能发出具有本身特 征的某些波长的光，因此线状光谱的谱线也叫原子的特征谱线
第三节 氢原子光谱
早在17世纪，牛顿就发现了日光通过三 棱镜后的色散现象，并把实验中得到的 彩色光带叫做光谱
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,原子光谱是
了解原子性质的最重要的直接证据
用 来 观 察 光 谱 和 分 析 光 谱 的 仪 器
分 光 镜
光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长
如果在某种物质的明线光谱或吸收光 谱中出现了若干种元素的特征光谱, 表明该物质中含量有这种元素的成分, 这种对物质进行物理化学分析和鉴别 的方法叫做光谱分析
三、氢原子光谱
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
可 见 光 区
1 1 R( 2 2 ) n 3, 4,5,... 2 n 7 1 巴耳末公式 R=1.10 10 m 里德伯常量
2020-2021学年粤教版选修3-5 第三章第03节 氢原子光谱 教案
选修3-5第三章第3节氢原子光谱教学设计【课题】粤教版选修3－5第三章第3节氢原子光谱【课时】1个课时【教学目标】1．知识与技能a)了解氢原子光谱的不连续性及各个线系。
b)知道每种原子都有其特定的原子光谱，了解光谱分析在科学技术中的应用。
2．过程与方法通过观察氢原子光谱的实验，知道一种观察光谱的方法，明确原子光谱的不连续性。
3．情感、态度与价值观了解光谱分析的应用，体会物理学对技术、生活的推动作用，培养浓厚的科学兴趣。
【学情分析】学生通过α粒子散射实验了解了原子结构，知道原子是由原子核及核外电子组成，但核外电子在核外如何运动并不清楚，本节课正是从这里引入。
另外，学生对于量子化的了解只局限于普朗克关于能量量子假说的初步印象中，这也成为下节课的难点内容，故本节课应先通过光谱分析使学生对于能量量子化的理解有初步的思考，这也是本节课的任务之一。
【教学内容分析】1.课程标准：通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构。
2.教材分析：本节课安排在原子结构与原子的能级结构之间，起着承上启下的作用。
通过氢原子光谱的不连续性、巴耳末公式引起学生对原子能级结构的思考，通过对光谱的介绍，使学生了解光谱分析在科学技术中的应用。
【重难点】重点：氢原子光谱的不连续性及各个线系难点：通过光谱分析理解巴耳末公式的意义【教学方法】逻辑推理法、实验法、比较法等【教学用具】实验器材：分光镜、三棱镜、手电筒、稀薄气体放电管、高压感应圈【教学环节与活动】么是光谱呢？演示实验：利用三棱镜和手电筒演示光的色散。
解释光带如何形成的及强调不同位置的光对应着不同波长的光。
为了能精确地测量不同光的波长，简要介绍分光镜的作用和结构。
二、氢原子光谱实验规律（板书）为了方便研究，我们研究最简单的原子光谱——氢原子光谱。
演示实验：利用稀薄氢气的放电管演示氢原子发光。
播放视频：氢原子光谱，显示氢原子光谱。
提出问题：显示各氢原子光谱线的波长，并引导学生思考并总结氢原子光谱线的特点。
2018-2019学度高中创新设计物理粤教版3-5学案：3-3氢原子光谱
2018-2019学度高中创新设计物理粤教版3-5学案：3-3氢原子光谱[目标定位] 1.了解氢原子光谱的特点.2.知道巴耳末公式及里德伯常量.3.了解原子光谱及光谱分析的应用．一、巴耳末系1．氢光谱的获得在充有稀薄氢气的放电管两极间加上2～3 kV 的高压，使氢气放电，氢原子在电场的激发下发光，通过分光镜观察氢原子的光谱．2．光谱的特点(1)氢原子光谱在可见光区内有四条谱线，这些谱线是几条分立的亮线．(2)氢原子受激发只能发出几种特定频率的光．3．氢原子光谱的实验规律氢原子在可见光区的四条谱线的波长可用一个简单的公式——巴耳末公式表示：1λ＝R (122－1n 2)，n ＝3,4,5，6…，式中的常数R 称为里德伯常量．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、布喇开系、普丰德系，这些线系统一的公式为：1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫1m 2－1n 2，式中m 、n 均为正整数，且n >m ，此式称为广义巴耳末公式，也可以表示为1λ＝T (m )－T (n )，式中T (m )＝R m 2，T (n )＝R n 2称为光谱项．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． 预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中1．氢原子的光谱从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图1所示．图1 2．氢原子光谱的特点在氢原子光谱图中的可见光区内，由右向左，相邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性．3．巴耳末公式(1)巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式：1λ＝R (122－1n2) ，n ＝3,4,5…该公式称为巴耳末公式． (2)公式中只能取n ≥3的整数，不能连续取值，波长是分立的值．4．其他谱线除了巴耳末系，氢原子光谱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． 【例1】 在氢原子光谱的紫外区的谱线系中有多条谱线，试利用莱曼系的公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫112－1n 2，n ＝2,3,4，…，计算紫外线的最长波和最短波的波长(R ＝1.097×107m －1)．解析 根据莱曼系公式： 1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫112－1n 2，n ＝2,3,4… 可得λ＝1R ⎝ ⎛⎭⎪⎫112－1n 2 当n ＝2时波长最长，其值为 λ＝1R ⎝ ⎛⎭⎪⎫112－122＝134R ＝134×1.097×107 m ≈1.22×10－7 m.当n ＝∞时，波长最短，其值为λ＝1R ⎝ ⎛⎭⎪⎫112－0＝1R ＝11.097×107 m ≈9.12×10－8 m. 借题发挥 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＝R (1a 2－1n 2)，n 的取值只能为整数且大于a .针对训练1 (多选)下列关于巴耳末公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2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，故氢原子光谱是连续谱C ．公式中n 只能取不小于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱D ．公式不但适用于氢原子光谱的分析，也适用于其他原子的光谱解析 此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的4条谱线中得到的，只适用于氢原子光谱的分析，且n 只能取大于等于3的整数，则λ不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱．二、光谱及光谱分析1．光谱分类(1)发射光谱——物体直接发出的光通过分光后产生的光谱．它分为连续谱和明线光谱(线状谱)．①连续谱——由连续分布的一切波长的光组成的光谱．炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱，如灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续谱． ②线状谱——只含有一些不连续的亮线的光谱．各种原子的发射光谱(由稀薄气体发出)都是线状谱．每种原子都有自己的特征谱线，不同元素线状谱不同．(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的背景上有若干条暗线．这些暗线与特征谱线相对应．2．光谱分析(1)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物质的组成成分，这种方法叫做光谱分析．(2)可用于光谱分析的光谱：线状谱和吸收光谱．3．太阳光谱的特点(1)太阳光谱的特点：在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线，是一种吸收光谱．(2)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吸收它自己特征谱线的光．【例2】(多选)关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是()A．太阳光谱和白炽灯光谱都是连续谱B．霓虹灯产生的是线状谱C．进行光谱分析时，只能用明线光谱D．同一元素吸收光谱的暗线与线状谱的位置是一一对应的解析太阳光谱是吸收光谱，可进行光谱分析；白炽灯光产生的是连续谱；霓虹灯管内充有稀薄气体，产生的光谱为线状谱．针对训练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1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．光谱及光谱分析1．(多选)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光谱是吸收光谱．因为太阳是一个高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，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，所以分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，而某种物质要观察到它的吸收光谱，要求它的温度不能太低，但也不能太高，否则会直接发光，由于地球大气层的温度很低，所以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，故上述选项中正确的是A、B.2．对原子光谱，下列说法不正确的是()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错误、C正确；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．氢原子光谱的实验规律3．(多选)巴耳末通过对氢光谱的研究总结出巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)，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．4．巴耳末系谱线波长满足巴耳末公式1λ＝R (122－1n 2)，n ＝3,4,5…在氢原子光谱可见光(400 nm<λ<700 nm)区，最长波长与最短波长之比为( )A.95B.43C.98D.85解析 巴耳末系的前四条谱线在可见光区，n 的取值分别为3、4、5、6.n 越小，λ越大，故n ＝3时波长最大，λmax ＝365R ；n ＝6时对应的可见光波长最小，λmin ＝92R ，故λmax λmin＝85，D 正确． (时间：60分钟)题组一 光谱和光谱分析1．白炽灯发光产生的光谱是( )A ．连续光谱B ．明线光谱C ．原子光谱D ．吸收光谱解析 白炽灯发光是由于灯丝在炽热状态下发出的光，是连续谱．2．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 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．3．按经典的电磁理论，关于氢原子光谱的描述应该是( )A ．线状谱B ．连续谱C ．吸收光谱D ．发射光谱4．对于光谱，下面的说法中正确的是( )A．大量原子发光的光谱是连续谱，少量原子发光的光谱是线状谱B．线状谱是由不连续的若干波长的光所组成C．太阳光谱是连续谱D．太阳光谱是线状谱解析原子光谱体现原子的特征，是线状谱，同一种原子无论多少发光特征都相同，即形成的线状谱都一样，故A错；B项是线状谱的特征，正确；太阳光在经过太阳大气层时某些光会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收，故太阳光谱是吸收谱，故C、D均错．5．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解析太阳光谱中的暗线是由于太阳发出的连续光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．6．(多选)关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是()A．太阳光谱与白炽灯光谱都是线状谱B．霓虹灯与煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱都是线状谱C．做光谱分析时，可以用线状谱，也可以用吸收光谱D．观察月亮光谱可以完全确定月球的化学成分解析太阳光谱是吸收光谱，白炽灯光谱是连续谱，选项A错误；月亮本身不发光，不能测定月球的成分，选项D错误．7．各种原子的光谱都是____________，说明原子只发出几种特定频率的光．不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率是____________的．因此这些亮线称为原子的____________．题组二 氢原子光谱及巴耳末公式的应用8．下列对氢原子光谱实验规律的认识中，正确的是( )A ．因为氢原子核外只有一个电子，所以氢原子只能产生一种波长的光B ．氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线C ．氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线D ．氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关解析 氢原子光谱是线状谱，波长是一系列不连续的、分立的特征谱线，并不是只含有一种波长的光，也不是亮度不连续的谱线，B 对，A 、C 错；氢原子光谱是氢原子的特征谱线，只要是氢原子发出的光的光谱就相同，与放电管的放电强弱无关，D 错．9．下列对于巴耳末公式的说法正确的是( )A ．所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应B ．巴耳末公式只确定了氢原子发光的可见光部分的光的波长C ．巴耳末公式确定了氢原子发光的一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光D ．巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长解析 巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子，A 、D 错误；巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括可见光和紫外光，B 错误、C 正确．10．氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为( )A.59B.49C.79D.29解析 由巴耳末公式1λ＝R (122－1n 2)，n ＝3,4,5，…当n ＝∞时，有最小波长λ1，1λ1＝14R ，当n ＝3时，有最大波长λ2，1λ2＝R (122－132)＝536R ，得λ1λ2＝59. 11．如图1甲所示的a 、b 、c 、d 为四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为( )图1A ．a 元素B ．b 元素C ．c 元素D ．d 元素解析 由矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，b 元素的谱线在该线状谱中不存在，故B 正确．与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素．12．1885年瑞士的中学教师巴耳末发现，氢原子光谱中可见光部分的四条谱线的波长可归纳成一个简单的经验公式：1λ＝R (122－1n 2)，n 为大于2的整数，R 为里德伯常量，1913年，丹麦物理学家玻尔受到巴耳末公式的启发，同时还吸取了普朗克的量子假说、爱因斯坦的光子假说和卢瑟福的原子核式结构模型，提出了自己的原理理论．根据玻尔理论，推导出了氢原子光谱谱线的波长公式：1λ＝R (1m 2－1n 2)，m 与n 都是正整数，且n >m .当m 取定一个数值时，不同数值的n 得出的谱线属于同一个线系．如：m ＝1，n ＝2,3,4…组成的线系叫莱曼系；m ＝2，n ＝3,4,5…组成的线系叫巴耳末系；m ＝3，n ＝4,5,6…组成的线系叫帕邢系；m ＝4，n ＝5,6,7…组成的线系叫布喇开系；m ＝5，n ＝6,7,8…组成的线系叫普丰德系；以上线系只有一个在紫外光区，这个线系是( )A ．莱曼系B ．帕邢系C ．布喇开系D ．普丰德系解析 在真空中，电磁波的波长和频率互成反比例关系，波长最长的频率最小，紫外光区的频率较大，根据氢原子光谱谱线的波长公式：1λ＝R (1m 2－1n 2)得这个线系是莱曼系．故A 正确，B 、C 、D 错误．13．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＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫132－1n 2，n ＝4、5、6…，R ＝1.10×107 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大？n ＝6时，传播频率为多大？(2)3.0×108 m/s 2.75×1014 Hz解析 (1)由帕邢系公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫132－1n 2， 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 ＝3.0×108 m/s ，由v ＝λT ＝λν，得ν＝v λ＝c λ＝3×1081.09×10－6 Hz ＝2.75×1014 Hz.。
【2019-2020】高中物理第三章原子结构之谜第三节氢原子光谱同步备课教学案粤教版选修3_5
教学资料参考范本【2019-2020】高中物理第三章原子结构之谜第三节氢原子光谱同步备课教学案粤教版选修3_5撰写人：__________________部门：__________________时间：__________________[学习目标] 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．一、氢原子光谱的实验规律[导学探究] 如图1所示为氢原子的光谱．图1(1)仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？(2)阅读课本，指出氢原子光谱的谱线波长具有什么规律？答案(1)从右至左，相邻谱线间的距离越来越小．(2)可见光区域的四条谱线的波长满足巴耳末公式：＝R(－)，n＝3,4,5，…[知识梳理]1．某种原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的光谱，这种光谱被称为原子光谱．2．巴耳末公式：＝R(－)，n＝3,4,5…式中R叫做里德伯常量，实验值为R＝1.097×107 m－1.(1)公式特点：第一项都是；(2)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．巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征．3．广义巴耳末公式：＝R(－)，式中m和n均为正整数，且n＞m. [即学即用] 判断下列说法的正误．(1)光是由原子核内部的电子运动产生的，光谱研究是探索原子核内部结构的一条重要途径．( ×)(2)稀薄气体的分子在强电场的作用下会电离，使气体变成导体．( √)(3)巴耳末公式中的n既可以取整数也可以取小数．( ×)二、原子光谱和光谱分析1．光谱的分类和比较2．光谱分析由于每种原子都有自己的特征谱线，可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法称为光谱分析．3．太阳光谱(1)太阳光谱的特点：在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线，是一种吸收光谱．(2)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吸收它自己特征谱线的光，这就形成了连续谱背景下的暗线．[即学即用] 判断下列说法的正误．(1)各种原子的发射光谱都是连续谱．( ×)(2)不同原子的发光频率是不一样的．( √)(3)线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质．( ×)一、氢原子光谱的实验规律例1 (多选)巴耳末通过对氢原子光谱的研究总结出巴耳末公式＝R(－)，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答案CD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．针对训练1 氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为( ) A. B. C. D.29答案 A解析 由巴耳末公式＝R n ＝3,4,5，… 当n→∞时，有最小波长λ1，＝R ， 当n ＝3时，有最大波长λ2，＝R ，得＝. 二、光谱和光谱分析 1．光谱的分类光谱⎩⎪⎨⎪⎧发射光谱⎩⎨⎧连续谱线状谱吸收光谱2．光谱分析(1)优点：灵敏度高，分析物质的最低量达10－10 g. (2)应用：a.发现新元素；b.鉴别物体的物质成分． (3)用于光谱分析的光谱：线状谱和吸收光谱．例2 (多选)下列关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是( ) A ．太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱B ．煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱C ．进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续谱D ．我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分答案BC解析太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续谱经过太阳大气层时产生的吸收光谱，正是太阳发出的光谱被太阳大气层中存在的对应元素吸收所致，白炽灯发出的是连续谱，选项A错误；月球本身不会发光，靠反射太阳光才能使我们看到它，所以不能通过光谱分析鉴别月球的物质成分，选项D错误；光谱分析只能是线状谱或吸收光谱，连续谱是不能用来进行光谱分析的，所以选项C正确；煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱，选项B正确．针对训练2 关于光谱，下列说法正确的是( )A．一切光源发出的光谱都是连续谱B．一切光源发出的光谱都是线状谱C．稀薄气体发光形成的光谱是线状谱D．白光通过钠蒸气产生的光谱是线状谱答案C解析由于物质发光的条件不同，得到的光谱不同，故A、B错误；稀薄气体发光形成的光谱为线状谱，C正确；白光通过钠蒸气产生的光谱是吸收光谱，D错误.1．(多选)下列关于巴耳末公式＝R的理解，正确的是( )A．此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的B．公式中n可取任意值，故氢原子光谱是连续谱C．公式中n只能取大于或等于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱D．公式不仅适用于氢原子光谱的分析，还适用于其他原子光谱的分析答案AC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．2．(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答案AB解析炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱，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．3．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以鉴别其组成成分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的光谱，可以确定月亮的化学组成答案B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亮线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其他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，D错误．4．根据巴耳末公式，可求出氢原子光谱在可见光的范围内波长最长的2条谱线，其波长分别为654.55×10－9 m和484.85×10－9 m，求所对应的n值．答案n1＝3 n2＝4解析据巴耳末公式＝R，n＝3,4,5，…得1＝1.10×107×，654.55×10－91＝1.10×107×，484.85×10－9解得n1＝3，n2＝4.一、选择题(1～7题为单选题，8～10题为多选题)1．关于原子光谱，下列说法中不正确的是( )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．由于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B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；根据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成．由此知A、C、D说法正确，B说法错误．2．巴耳末公式简洁显示了氢原子光谱的( )A．分立特征B．连续特征C．既连续又分立D．既不连续又不分立答案A解析巴耳末公式中的n只能取正整数，得到的波长是一些分立的值．3．下列对于巴耳末公式的说法正确的是( )A．所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应B．巴耳末公式只确定了氢原子发光中可见光部分的光的波长C．巴耳末公式确定了氢原子发光中一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光D．巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长答案C解析巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种光的波长，也不能描述其他原子的发光，A、D错误；巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括可见光和紫外光，B错误，C正确．4．下列关于光谱的说法正确的是( )A．炽热固体、液体和高压气体发出的光形成连续谱B．对月光作光谱分析可以确定月亮的化学组成C．气体发出的光只能产生线状谱D．甲物质发出的光通过低温的乙物质蒸气可得到甲物质的吸收光谱答案A5．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答案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．6．氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的光子能量为E1，其次为E2，则为( )A. B. C. D.32答案A解析由＝R得：当n＝3时，波长最长，＝R，当n＝4时，波长次之，＝R，解得：＝，由E＝h得：＝＝.7．如图1甲所示的a、b、c、d为四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为( )图1A．a元素B．b元素C．c元素D．d元素答案B解析把矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，b元素的谱线在该线状谱中不存在，故选项B正确，与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素．8．关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是( )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．只有线状谱可用作光谱分析D．光谱分析帮助人们发现了许多新元素答案AD解析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，A正确；太阳光谱是吸收光谱，B错误；线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析，C错误；光谱分析可以精确分析物质中所含元素，并能帮助人们发现新元素，D正确．9．要得到钠元素的特征谱线，下列做法正确的是( )A．使固体钠在空气中燃烧B．将固体钠高温加热成稀薄钠蒸气C．使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸气D．使炽热固体发出的白光通过高温钠蒸气答案BC解析炽热固体发出的是连续谱，燃烧固体钠不能得到特征谱线，A错误；稀薄气体发光产生线状谱，B正确；强烈的白光通过低温钠蒸气时，某些波长的光被吸收产生钠的吸收光谱，C正确，D错误．10．关于经典电磁理论与氢原子光谱之间的关系，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．氢原子光谱彻底否定了经典电磁理论答案BC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．氢原子光谱并没有完全否定经典电磁理论，而是引入了新的概念．故正确答案为B、C.二、非选择题11．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有赖曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为＝R，n＝4、5、6…，R＝1.10×107 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大？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解析(1)由帕邢系公式＝R，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＝＝λf，得f＝＝＝Hz≈2.75×1014 Hz.。
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第三节 氢原子光谱
应用．
一、巴耳末系
1．氢光谱的获得
在充有稀薄氢气的放电管两极间加上2～3 kV 的高压，使氢气放电，氢原子在______的激发下发光，再通过________观察光谱．
2．光谱的特点
（1）可见光区有四条，大部分在______区．
（2）光谱是几条分立的______．
3．谱线间的规律——巴耳末公式
1λ
＝______________，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____________的光谱线的统称．
预习交流1
巴耳末公式反映了氢原子谱线的分立特征，这说明了什么？
二、氢原子光谱中的其他线系
广义巴耳末公式表示为1
λ
＝____________．式中m 和n 均为正整数，且n ＞m ． 三、原子光谱
1．原子光谱的特点
（1）原子光谱的谱线是一些分立的亮线，是__________的．
（2）每种原子都有自己的特定的原子光谱，不同的原子，其原子光谱均______．
2．原子光谱的用途
通过__________，鉴别不同的原子、确定物体的__________并发现新元素．
预习交流2
在太阳光下，如果我们用一个玻璃棱镜放在水平面上，在棱镜的背面会看到彩色的光带，你知道这种现象是如何产生的吗？
答案：
一、1．电场分光镜2．（1）紫外（2）亮线
3．R（1
22
－
1
n2
）
4．巴耳末公式
预习交流1：答案：谱线的分立特征反映原子内部电子运动的量子化特征，对于研究更复杂的原子结构具有指导意义．
二、R（1
m2－
1
n2
）
三、1．（1）不连续（2）不同
2．光谱分析化学组成
预习交流2：答案：这是一种光的色散现象．白光为复色光，是由七种颜色的光复合而成，复色光分解为单色光的现象叫做光的色散，形成的彩色光带称为光谱．
一、光谱与光谱分析
1．什么是光谱？为什么线状谱又叫原子的特征光谱？
2．利用白炽灯的光谱，能否检测出灯丝的成分？
3．线光谱和连续谱的区别是什么？
4．可以用作光谱分析的是哪种光谱？
5．吸收光谱是温度很高的光源发出来的白光，通过温度较低的蒸汽或气体后产生的，如让高温光源发出的白光，通过温度较低的钠的蒸汽就能生成钠的吸收光谱．这个光谱背景是明亮的连续光谱．而在钠的标识谱线的位置上出现了暗线．通过大量实验观察总结出一条规律，即每一种元素的吸收光谱里暗线的位置跟它们明线光谱的位置是互相重合的．也就是每种元素所发射的光的频率跟它所吸收的光频率是相同的．太阳光谱是一种吸收光谱，在太阳光谱上有许多暗线，有的同学认为这些暗线表示太阳上含有这些元素，有的同学认为这些暗线是因为地球大气中含有的元素，在太阳光穿过地球大气层时吸收了相应的特征谱线而出现的，你认为呢？
对于原子光谱，下列说法不正确的是（）．
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，可以鉴别物质中含有哪些元素
氢原子光谱是怎样获得的？研究氢原子光谱对于探索原子结构有什么意义？
（双选）关于巴耳末公式1λ＝R （122－1n
2）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 ．公式中的n 可取任意值，故氢光谱是连续谱
C ．公式中的
n 只能取大于等于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
巴耳末公式只适用于部分氢光谱的规律，在氢光谱中还有其他线系，从
公式可以看出氢光谱是不连续的，由于不同原子有自己的特征谱线，因此此公式不适用于其他原子光谱．
1．白炽灯产生的光谱是（ ）．
A ．连续光谱
B ．线状光谱
C ．原子光谱
D ．吸收光谱
2．白光通过棱镜后在屏上会形成按红、橙、黄、绿、蓝、靓、紫排列的连续光谱，下列说法不正确的是（ ）．
A ．棱镜使光增加了颜色
B ．白光是由各种颜色的光组成的
C ．棱镜对各种色光的折射率不同
D ．发光物体发出了在可见光区的各种频率的光
3．（双选）关于光谱和光谱分析，下列正确的是（ ）．
A ．光谱包括连续光谱和线状谱
B ．太阳光谱是连续光谱，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
4．对于巴耳末公式，下列说法正确的是（ ）．
A ．所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应
B ．巴耳末公式只确定了氢原子发光的可见光部分的光的波长
C ．巴耳末公式确定了氢原子发光的一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光
D ．巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长
5．计算巴耳末系中波长最长的光子的能量是多少？
答案：
活动与探究1：1．答案：用棱镜或光栅可以把光按波长展开，获得光的波长（或频率）成分和强度分布的记录，即为光谱．通俗地说就是自然光经过三棱镜后在屏幕上得到的彩色光带．
不同元素的原子发出的光谱不相同，就像人的指纹一样各不相同，代表了人的特征，线状光谱也就代表了原子的特征．
2．答案：不能，白炽灯的光谱是连续谱，不是原子的特征谱线，因而无法检测出灯丝的成分．
3．
4．
有原子自身的特征谱线，但不能使用连续光谱．
5．答案：太阳光吸收光谱上的暗线是因为太阳发出的光穿过温度比太阳本身低得多的太阳大气层，而在这大气层里存在着从太阳里蒸发出来的许多元素的气体，太阳光穿过它们的时候跟这些元素的标识谱线相同的光都被这些气体吸收掉了．因此我们看到的太阳光谱是在连续光谱的背景上分布着许多条暗线．这些暗线对应的元素为太阳大气层的成分．迁移与应用1：B 解析：原子光谱为线状谱，故A正确．各种原子都有自己的特征谱线，故B错误，C正确．根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．活动与探究2：答案：氢原子光谱是由氢气放电管发光得到的．因为许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，所以光谱研究是探索原子结构的一条重要途径．迁移与应用2：AC 解析：此公式是巴耳末在研究氢光谱在可见光区的4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λ不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱．
当堂检测
1．A 解析：炽热的固体发出的光谱是连续光谱．
2．A 解析：白光通过棱镜使各种色光落在屏上的不同位置，说明棱镜对各种色光偏折不同，形成的连续光谱按波长（或频率）排列，即白光是包括各种频率的光，光的颜色是由波长（或频率）决定，并非棱镜增加了颜色，即B、C、D正确．
3．CD 解析：光谱包括发射光谱和吸收光谱，发射光谱又分为线状谱和连续谱，其中线状谱和吸收光谱可用作光谱分析．
4．C 解析：巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子的发光，A、D错误；巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括可见光和紫外光，B错误，C正确．
5．答案：3.0×10－19 J
解析：根据巴耳末公式1
λ＝R（
1
22
－
1
n2
）可知，当n＝3时λ最大，将n＝3代入得λ＝
6.563×10－7 m
据公式c＝λν及光子能量ε＝hν可知，
ε＝hν＝h c
λ
＝6.63×10－34×
3×108
6.563×10－7
J＝3.0×10－19 J．。