18.3氢原子光谱

3 小结 ：各种光谱的特点及成因： 各种光谱的特点及成因： 各种光谱的特点及成因
发 射
光 谱
光 谱
定义： 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 产生条件：炽热的固体、液体和 连续光谱 发光形成的 光谱的形式：连续分布 分布， 光谱的形式：连续分布，一切波长的光都有
｛
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。 叫做明线光谱 A 只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱。 明线光谱中的亮线叫谱线， 明线光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波 长的光。 长的光。 B 稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱。 稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱。
（BD）
3 根据巴耳末公式，指出氢原子光 根据巴耳末公式， 谱在可见光范围内波长最长和最短 的两条谱线所对应的n， 的两条谱线所对应的 ，它们的波 长各是多少？ 长各是多少？氢原子光谱有什么特 点？
谢谢欣赏！
复习
wenku.baidu.com实验结果
绝大多数的粒子沿着 原来方向前进 少数粒子发生较 大偏转 极少数偏转超过90 极少数偏转超过90 度
个别几乎达到180度 个别几乎达到180度
复习 原子的中心有 一个带正电的 原子核， 原子核，它几 乎集中了原子 的全部质量， 的全部质量， 而电子则在核 外空间绕核旋 转。
α粒子散射的实验使我 们知道原子具有核式结 构,但电子在核的周围怎 样运动? 样运动?它的能量怎样变 化?这些还要通过其他事 实认识. 实认识.
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产生条件：稀薄气体、金属蒸气发光形成的光谱 产生条件：稀薄气体、金属蒸气发光形成的光谱
光 谱
光谱分析： 光谱分析：
光谱分析： 1、光谱分析：由于每一种元素都有自己的特征 鉴别物质和 谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质 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。 化学组成。这种方法叫做光谱分析。 2、光谱分析的的原理：利用发射光谱中的明 光谱分析的的原理：利用发射光谱中的明 线光谱和吸收光谱。 线光谱和吸收光谱。 光谱分析的优点：非常灵敏而且迅速。 3、光谱分析的优点：非常灵敏而且迅速。样本 中一种元素的含量达到10 中一种元素的含量达到 -10g时就可以被检测到 时就可以被检测到 4、光谱分析的应用：发现新元素和研究天 光谱分析的应用：发现新元素和研究天 新元素 体的化学组成 化学组成。 体的化学组成。
光子
课堂效果检测： 课堂效果检测： 在实际生活中， 1 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。 鉴别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10 中一种元素的含量达到10-10g时就可以被检 测到。 测到。那么我们是通过分析下列哪种谱线 来鉴别物质和物质的组成成分的？ 来鉴别物质和物质的组成成分的？ A 连续谱 B 线状谱 C 特征谱线 D 任意一种光谱 C） （B C）
原子光谱的不连续性反映出原子结构的不 连续性， 连续性，所以光谱分析也可以用于探索原 子的结构。 子的结构。
二、氢原子光谱的实验规律
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。
巴末耳（瑞士中学数学老师） 巴末耳（瑞士中学数学老师）的研究
巴末耳公式
N > 6 的符合巴耳末公式的光谱线（大部分在紫外区，看不见） 的符合巴耳末公式的光谱线（大部分在紫外区，看不见）
辐射电磁波频率连续变化 原子光谱是线状谱
三、经典理论的困难 卢瑟福原子核式模型正确地指出了原子核的存 很好地解释了α粒子散射实验。但是。 在，很好地解释了α粒子散射实验。但是。经 典物理学既无法解释原子的稳定性， 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。 释原子光谱的分立特征。 按经典物理学电子绕核旋转，作加速运动，电子 按经典物理学电子绕核旋转，作加速运动， 将不断向四周辐射电磁波，它的能量不断减小， 将不断向四周辐射电磁波，它的能量不断减小， 从而将逐渐靠近原子核，最后落入原子核中。 从而将逐渐靠近原子核，最后落入原子核中。但 事实上原子是个稳定的系统。 事实上原子是个稳定的系统。
下列说法正确的是： 2 下列说法正确的是： 通过光栅或棱镜可以把光按波长展开， A 通过光栅或棱镜可以把光按波长展开，从而获 得光的波长成分的记录，这就是光谱。 得光的波长成分的记录，这就是光谱。即光谱与 光强度无关。 光强度无关。 通过光栅或棱镜可以把光按波长展开， B 通过光栅或棱镜可以把光按波长展开，从而获 得光的波长成分和强度分布记录，这就是光谱。 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的波长分布， 即光谱不仅记录了光的波长分布，还记录了强度 分布。 分布。 在研究太阳光谱时发现太阳光谱中有许多暗线， C 在研究太阳光谱时发现太阳光谱中有许多暗线， 这说明了太阳内部缺少对应的元素。 这说明了太阳内部缺少对应的元素。 在研究太阳光谱时发现太阳光谱中有许多暗线， D在研究太阳光谱时发现太阳光谱中有许多暗线， 这些暗线与某些元素的特征谱线相对应， 这些暗线与某些元素的特征谱线相对应，这说明 了太阳大气层内存在对应的元素。 了太阳大气层内存在对应的元素。
各种原子的发射光谱都是线状谱， C 各种原子的发射光谱都是线状谱，说明原子只 能发出几种特定频率的光。 能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不一样的， 不同，说明不同原子的发光频率是不一样的，因 此这些亮线称为原子的特征谱线。 此这些亮线称为原子的特征谱线。
2 吸收光谱
1
λ
= T ( m) − T ( n)
三、卢瑟福模型的困难
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。 原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾 原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾
核外电子绕核运动 辐射电磁波 电子轨道半径连续变小 原子不稳定
事实上： 事实上：原子是稳定的
高温物体发出的白光（ 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， 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。 质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。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， 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， 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， 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。 原子的特征谱线。太阳的光谱是吸收光谱。
线状光谱 不连续的明线组成 原子光谱） 光谱形式：一些不连续的明线组成， （原子光谱） 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） 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 定义： 光谱 产生条件：炽热的白光通过温度较白光低的气体后 产生条件：炽热的白光通过温度较白光低的气体后 形成的光谱 光谱形式：用分光镜观察时， 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 一些暗线（ 特征谱线相对应 相对应） 出现一些暗线（与特征谱线相对应）
1 其 m = 1,2,3L 1 =R 2 − 2 λ n 中 n = m + 1, m + 2, m + 3,L m 1
对应一个m构成一个谱线系 对应一个 构成一个谱线系 每一谱线的波数都等于两项的差数
R R 令 T ( m) = 2 , T ( n ) = 2 m n
T ( m), T ( n) 称为光谱项。 称为光谱项。
帕邢系
系 系 系
1 1 =R 2 − 2 λ 4 n 1 1 1 =R 2 − 2 λ 5 n 1
n = 5,6,7， L
n = 6,7， L 8，
氢原子光谱不是不相关的，而是有内在联系的。 氢原子光谱不是不相关的，而是有内在联系的。 表现在其波数可用一普遍公式来表示： 表现在其波数可用一普遍公式来表示：
轨道及转动频率不断变化， 轨道及转动频率不断变化，辐射电磁波频率 也是连续的， 原子光谱应是连续的光谱。而 也是连续的， 原子光谱应是连续的光谱。 实际上看到的是分立的线状谱。 实际上看到的是分立的线状谱。 这些矛盾说明尽管经典物理学理论可以很好地 应用宏观物休，但它不能解释原子世界的现象， 应用宏观物休，但它不能解释原子世界的现象， 引入新观念是必要的。 引入新观念是必要的。
原子中，电子轨道是怎样的？ 原子中，电子轨道是怎样的？
研究途径： 研究途径：光谱
早在17世纪， 早在17世纪，牛顿就发现了日光 17世纪 通过三棱镜后的色散现象， 通过三棱镜后的色散现象，并把 彩色光带叫做 实验中得到的彩色光带叫做光谱 实验中得到的彩色光带叫做光谱
一、什么是光谱？ 什么是光谱？ 光谱，全称是光学频谱， 光谱，全称是光学频谱，是复色光通 过色散系统（如光栅、棱镜） 过色散系统（如光栅、棱镜）进行分 光后，依照光的波长（或频率） 光后，依照光的波长（或频率）的大 小顺次排列形成的图案。 小顺次排列形成的图案。
巴耳末系 人们把一系列符合巴耳末公式的光谱线统称为巴耳末系 适用区域： 可见光区、紫外线区
氢原子光谱的其他线系
紫 外 线 区 莱曼线系
1 1 =R 2 − 2 λ 1 n 1
1 1 =R 2 − 2 λ 3 n 1
n = 2，,4,L 3
n = 4,5,6,L
红 外
1.发射光谱 1.发射光谱 （1）定义：物体发光直接 定义： 叫做发射光谱 产生的光谱叫做发射光谱。 产生的光谱叫做发射光谱。 分类：发射光谱可分类： （2）分类：发射光谱可分类： 连续光谱和明线光谱。 连续光谱和明线光谱。
①连续光谱
A 由波长连续分布的光组成的连在一起的光带叫 连续光谱。 连续光谱。 特点：光谱看起来不是一条条分立的谱线， 特点：光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是 连在一起的光带。 即连续分布的包含有从红光 连在一起的光带。 到紫光各种色光的光谱。 到紫光各种色光的光谱。 B 炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连 炽热的固体、 续光谱。 续光谱。 例如白炽灯丝发出的光、烛焰、 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。