2018-2019学年高中物理 第十八章 原子结构 18.3 氢原子光谱优质课件 新人教版选修3-5
18.3 氢原子光谱(45张PPT)
分布。
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。
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，这说明 了太阳大气层内存在对应的元素。
随堂练习
1. 对原子光谱，下列说法正确 的是(ACD)．
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
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．
（5）意义：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。
------光谱分析还为深入原子世界打开了道路。近代原 子物理学正式从原子光谱的研究中开始的。
研究原子结构规律有两条途径：
1.利用高能粒子轰击原子—轰出未知粒子来 研究(高能物理)；
σ其它谱系
三、经典理论的困难
三、经典理论的困难
卢瑟福的原子核式模型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。
卢瑟福原子核式模型无法解释原子光谱的分立特征
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 辐射电磁波频率连续变化 事实上：原子是稳定的 原子光谱是线状谱，频率不变
《波尔的原子模型》预习问题:
【问题1】什么是轨道量子化?什么是能量量子化? 【问题2】什么是能级？什么是基态?什么是激发态? 【问题3】什么是跃迁？什么是频率条件? 【问题4】画出氢原子n=1、2、3、4的能级图。
谱是线状谱
太阳光谱是吸收光谱，不连续 稀薄的氢气和钠蒸汽产生 的是原子光谱为线状谱
白光通过钠蒸汽产生的光谱是
高中物理 第十八章 原子结构 3 氢原子光谱教材梳理素
3 氢原子光谱疱丁巧解牛知识·巧学一、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. 2.光谱分类物质的光谱按其产生方式不同可分为两大类：(1)发射光谱——物体直接发出的光通过分光后产生的光谱.它可分为连续光谱和明线光谱(线状光谱).①连续光谱——由连续分布的一切波长的光(一切单色光)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光谱，如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱.②线光谱——只含有一些不连续的亮线的光谱.它是由游离状态的原子发射的，因此也叫原子光谱，稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱，实验证明，每种元素的原子都有一定特征的线光谱，可以使用光谱管观察稀薄气体发光时的线光谱.不同元素的原子产生的线光谱是不同的，但同种元素原子产生的线光谱是相同的，这意味着，某种物质的原子可从其线光谱加以鉴别，因此称某种元素原子的线光谱的谱线为这种元素原子的特征谱线.辨析比较连续谱是由炽热的固体、液体和高压气体直接发光形成，例如：白炽灯、炽热的钢水、铁水.线状谱是由稀薄气体或金属蒸气所发射的光谱，例如：光谱管、霓虹灯、烧钠盐形成的钠气发光.线光谱主要是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子光谱.联想发散线状光谱中每条光谱线对应着一种频率，不同物质的线光谱不同，因此通过测定线光谱可以鉴别物质.(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光谱的背景上由若干条暗线组成的.例如太阳光谱就是太阳内部发出的强光经温度较低的太阳大气层时产生的吸收光谱.实验表明，各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该原子的明线光谱中的一条明线相对应.即某种原子发出的光与吸收的光的频率是特定的，因此吸收光谱中的暗线也是该元素原子的特征谱线.3.光谱分析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它的化学组成，这种方法叫做光谱分析.这种方法的优点是非常灵敏而且迅速.某种元素在物质中的含量达10-10克，就可以从光谱中发现它的特征谱线将其检查出来.光谱分析在科学技术中有广泛的应用：(1)检查物体的纯度.(2)鉴别和发现元素.(3)天文学上光谱的红移表明恒星的远离等等.学法一得做光谱分析时，可以利用明线光谱，也可利用吸收光谱.二、氢原子光谱的实验规律1.实验观察氢原子光谱在充有稀薄氢气的放电管两极间加上2 kV—3 kV的高压，使氢气放电，氢原子在电场的激发下发光，通过分光镜观察氢原子的光谱.实验现象：如图18-3-1所示为氢原子光谱图.在可见光区内，有四条谱线，分别用符号Hα、Hβ、Hγ、Hδ表示，这四条谱线的波长分别为656.47 nm、486.27 nm、434.17 nm、410.29 nm.图18-3-12.氢原子光谱的特点(1)氢原子光谱的特点之一是：从红外区到紫外区呈现多条具有确定波长的谱线H α、H β、H γ、H δ等(图18-3-2).图18-3-2深化升华 这几个波长数值成了氢原子的“印记”，不论是何种化合物的光谱，只要它里面含有这些波长的光谱线，我们就能断定这种化合物里一定含有氢.(2)氢原子光谱的特点之二是：从长波到短波，H α—H β等谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性，瑞士数学家巴耳末(J.J.Balmer)对氢气放电得到的氢原子光谱可见光部分的四条谱线进行了研究和分析，发现这些谱线的波长可以用一个很简单的数学公式1 =R(21W -21n)(n=3，4，5，6，…)表示，式中，R 叫做里德伯常量(R=1.096 775 81×107 m -1). 分别将n=3,4,5,6,…代入公式后，便可计算出对应的波长λ，而这些计算值都与氢原子光谱线吻合.学法一得 用数学公式或函数来解决处理问题，是探究物理规律，表述规律中最常用的方法和手段，用数学公式或函数表述物理规律有时显得更直观，更简洁.(3)氢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.3.其他原子的原子光谱(1)氢原子光谱是线状的，即辐射的波长具有分立性，氢分子是自然界中最简单的原子，对它的光谱线的研究所获得的原子内部结构的信息对研究其他复杂原子的结构具有指导意义.(2)科学家观察了大量的其他原子的原子光谱，发现每种原子都有自己特定的光谱，不同的原子，其原子光谱均不相同，和氢原子一样，其他原子的光谱线的波数也可以表示为两个光谱项之差，所不同的是，它们的光谱项的形式要复杂一些.(3)通过分析研究大量的原子光谱，可以得到一个共同的规律，那就是各种原子辐射的光波都是线状光谱，波长具有分立性，只能是不连续的分立值.三、经典理论的困难1.原子是否稳定？电子绕核旋转，做的是一种变加速运动，因而就要向外辐射电磁波，由于能量不断地向外辐射，使得电子绕核运动的轨道半径也要减小，这样电子会沿着螺旋线落在原子核上，因而原子应该是不稳定的.但事实上原子通常是稳定的.2.原子发光时，所发出的光的频率是否单一？电子绕核运动时辐射的电磁波的频率等于电子绕核运动的频率；当电子运动的轨道半径逐渐减小时，辐射出的电磁波的频率将不断增大，这样大量原子发光时所发射的光应包含各种频率的光，而实际上原子所发出的光的频率是不连续的.联想发散 微观物体的变化规律不能用从宏观现象中得出的经典理论加以说明，为了解决这一矛盾，丹麦的青年物理学家玻尔在前人学说的基础上，把普朗克的量子理论应用于原子系统中，提出了新的原子理论——玻尔的原子理论.典题·热题知识点一 各种光谱的认识例1 下列关于光谱的说法正确的是( )A.太阳光谱是连续光谱B.日光灯产生的光谱是连续光谱C.酒精灯中燃烧的钠蒸气所产生的光谱是线光谱D.白光通过温度较低的钠蒸气，所产生的光谱是线光谱解析：太阳发出的白光本来是连续光谱，但在穿过太阳表面温度比较低的太阳大气层时，被大气层内存在着的从太阳蒸发出来的多种元素的气体吸收，到达地球时形成吸收光谱，故选项A 错.日光灯是低压蒸气发光，所以产生的是线光谱，故选项B 错.酒精灯中燃烧的钠蒸气属于低压气体发光产生线状谱，故选项C 正确，选项D 错.答案：C方法归纳 注意辨别区分各种不同光谱的名称及产生情况可迅速解决问题.这样的知识要在理解的基础上加强记忆.巧妙变式 太阳的连续光谱中有许多暗线，产生这些暗线能说明太阳表面大气层中存在元素的什么情况？(太阳表面大气层中存在着相应的元素)知识点二 氢原子光谱的实验规律例2 请根据巴耳末公式λ1=R(221-21n)，计算当n=2，3，4，5时的波长，并与实验结果对比.解析：利用巴耳末公式计算出波长.当n=2时，21λ=R(221-221)，则λ2=0 当n=3时，31λ=R(221-231) 则λ3=6.563×10-7m 当n=4时，41λ=R(221-241) 则λ4=4.862 7×10-7m 当n=5时，51λ=R(221-251) 则λ5=4.342×10-7 m.方法归纳 解此类题的关键是抓住巴耳末系的巴耳末公式：λ1=R(221-21n)(n=3,4,5，…) 再根据n 的取值即可进行对波长的计算，在计算时还应注意，在各公式中n 的最大值都可以取到无穷大，但n 的最小值都是固定的.问题·探究方案设计探究问题自己设计实验测定里德伯常量R？探究过程：探究：实验器材：棱镜摄谱仪、氢原子光源、凸透镜.实验步骤：1.把光源放在第一个凸透镜L3的集点上(如图18-3-2所示).图18-3-22.打开摄谱仪，让底面曝光，注意曝光时间不要过长.3.从光谱相片上测量出Hβ、Hγ、Hδ对应的位置，和已知Hα的波长(Hα=6 562.10A。
高中物理 第18章 原子结构 3 氢原子光谱课件 新人教版选修3-5
如何理解经典理论解释原子稳定性和原子光谱 分立时遇到的困难 1．用经典理论研究原子的稳定性 核外电子没被库仑力吸引到原子核上⇒电子以很大速度
绕核运动
电磁场变化⇒向外辐射电磁波
能量减少⇒电子绕核运行轨道半径 减小⇒电子做螺旋线运动，最后落到原子核上.电子消失，而实 际上原子是个很稳定的核式结构系统.
2．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．连续光谱 C．吸收光谱 D．发射光谱 【答案】B 【解析】按经典电磁理论应该是连续光谱，而实际上观察 到是线状谱，说明了经典理论在解释原子世界时不适用．
光谱及光谱分析
例1 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 D．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素
二、氢原子光谱
1．巴耳末公式：1λ＝R212－n12(n＝3,4,5，…)，其中 R 叫里 伯德常量，数值为 R＝________________.
【答案】1.10×107 m－1 2．红外区和紫外区：其谱线也都遵循与巴耳末公式类似 的关系式．
三、经典理论的困难 1．经典物理学无法解释原子的________． 【答案】稳定性 2.经典物理学无法解释原子光谱的________． 【答案】分立特征
2．用经典理论研究原子光谱 电子绕核运动时辐射电磁波的频率应等于电子绕核运行的 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．但原子光谱却是线状 光谱． 3．根据经典理论，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 不能用于解释微观世界的现象．
18.3+氢原子光谱
新课标高中物理选修3－5第十八章原子结构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？它的能量怎样变化？这些还要通过其他事实来认识。
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。
一、光谱用光栅或棱镜把光按波长分开，得到光的波长（频率）成分和强度分布的记录，叫光谱。
（有时只记录波长成分）光谱分为发射光谱和吸收光谱。
1、发射光谱1）物体发光直接产生的光谱叫发射光谱2）发射光谱可分为连续光谱、明线光谱。
①连续光谱由连续分布的一切波长的光组成的光谱叫做连续光谱。
炽热的固体、液体及高压气体的光谱是连续光谱，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明线光谱。
明线光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。
稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱。
明线光谱是由游离状态的原子发射的，也叫原子光谱。
每种元素都只能发出具有本身特征的某些波长的光，明线光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（连续光谱）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。
发现：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。
表明：吸收光谱也是原子的特征谱线。
太阳光谱是吸收光谱。
连续光谱H 的发射光谱钠的发射光谱钠的吸收光谱太阳的吸收光谱光谱发射光谱定义：由发光体直接产生的光谱连续光谱｛产生条件：炽热的固体、液体和高压气体发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｛（原子光谱）产生条件：稀薄气体发光形成的光谱光谱形式：由不连续的明线组成，不同元素的明线光谱不同（又叫特征光谱）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光谱产生条件：炽热的白光通过温度比白光低的气体后，再色散形成的光谱形式：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）3、总结各种光谱的特点及成因：4、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。
18.3氢原子光谱 诱思探究教学设计及反思 西吉尔
《氢原子光谱》教学设计高二物理组西吉尔【教材版本】：人民教育出版社普通高中课程标准实验教科书《物理》（选修3-5），第十八章《原子结构》，第三节《氢原子光谱》。
【课程分析】：本节教材是在了解光谱、连续谱、线状谱的概念后（可以补充光谱的分类），进一步介绍原子的特征光谱和光谱分析，重点讲述氢光谱的实验规律。
在此教科书给了巴耳末公式。
应该明确，该公式的出现不是为了让学生练习计算，而是与前面学习碰撞时的意图一样，目的是从公式看出物理量之间的关系、看出物理量变化的趋势。
即巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子辐射波长的分立特征。
同时它也为下一节氢原子能量的分立性作了铺垫。
而源自光谱的事实不能用检点物理学理论解释，必须建立新的原子模型。
【学情分析】：要实现对氢原子光谱的深入理解，不能过于扩展相关应用，应紧扣教学大纲的基本思想，基本要求。
本节课在高考当中的地位较轻、新课标的要求也只是在停留在理解的程度。
并且高二（22）班的学习状况及接受能力的影响，应紧扣大纲要求，无需过于扩展。
【学习目标】：（1）了解光谱、连续谱和线状谱等概念。
（2）知道氢原子光谱的实验规律。
（3）知道经典物理的困难在于无法解释院子的稳定性和光谱分立特征。
（4）让学生进一步体会物理规律是在接受实践检验的过程中不断地发展和完善的。
【设计思路】：遵循诱思探究学习方式的基本思路“观察（探究）→思维（研究）→迁移（运用）”，从而认识传承性课程；同时，还应反映出学生进行任何一个认知层次时，在师生共同创设的丰富多彩的教学情境下，在行为上“动手做、动眼看、动耳听、动笔写、动脑思”，全身心地投入学习过程，最终完成体验性课程。
根据物理课程的特点，用实验引起同学们的求知欲望，进行感知上的体验，再进行探究实验，最后总结实验结果及进行迁移应用。
简要来说，本节课的思路为“体验→思考→探究→分析→应用”逐一展开，充分体现了STS教育理念。
让学生们从中“知道什么”再到“怎样才能知道”最后“知道有什么用”。
高中物理 第十八章 原子结构 3 氢原子光谱课件5高二选修35物理课件
小试身手
1．(多选)关于光谱，下列说法正确的是( ) A．炽热的液体发射连续谱 B．发射光谱一定是连续谱 C．线状谱和吸收光谱都可以对物质成分进行分析 D．霓虹灯发光形成的光谱是线状谱
解析：炽热的液体的光谱为连续谱，所以选项 A 正 确．发射光谱可以是连续谱也可以是线状谱，所以选项 B 错误．线状谱和吸收光谱都对应某种元素的光谱，都可 以对物质成分进行分析，所以选项 C 正确．霓虹灯发光 形成的光谱是线状谱，所以选项 D 正确．
6．困难：经典的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．
判断正误
1．原子光谱是不连续的．(√) 2．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含有哪些 元素．(√) 3．经典力学无法解释原子的稳定性和原子光谱的分 立特征．(√)
小试身手 2．仔细观察氢原子的光谱，发现它只有几条分离的 不连续的亮线，其原因是( ) A．氢原子只有几个能级 B．氢原子只能发出平行光 C．氢原子有时发光，有时不发光 D．氢原子辐射的光子的能量是不连续的，所以对应 的光的频率也是不连续的
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月球的物质成分，D 项错误； 光谱分析只能是明线光谱和吸收光谱，连续光谱是不能 用来做光谱分析的，所以 C 项正确；煤气灯火焰中燃烧 的钠蒸气或霓虹灯都是稀薄气体发出的光，产生的光谱 都是线状谱，B 项正确．
答案：BC
名师点评 (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．
围内氢原子发光规律的，n 越小对应的波长越长，光子能
量由 ε＝hcλ确定．
2018-2019高二人教版物理选修3-5课件：第18章 原子结构 18.3
(4)应用: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,它的优点是_灵__敏__度__高,样本中一种元素的 含量达到_1_0_-_10_g_时就可以被检测到。
2.氢原子光谱的实验规律与经典电磁理论的困难: (1)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:
1
R(212
1 n2
)(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。
(2)经典理论的困难: ①经典电磁理论无法解释原子核外的电子高速绕核转 动而又_不__辐__射__电磁波而处于稳定状态。 ②经典电磁理论无法解释原子光谱的_分__立__特征。
3.(多选)有关氢原子光谱的说法正确的是 ( ) A.氢原子的发射光谱是连续谱 B.氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光 C.氢原子光谱说明氢原子能级是分立的 D.氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关
【解析】选B、C。原子的发射光谱是原子跃迁时形成 的,由于原子的能级是分立的,所以氢原子的发射光谱 不是连续谱,原子发出的光子的能量正好等于原子跃迁 时的能级差,故氢原子只能发出特定频率的光,综上所 述,选项A、D错,B、C对。
【解题指南】(1)掌握原子的核式结构中电子的运动规 律。 (2)正确理解经典电磁理论与事实不符的事实。
【解析】选B、C。根据经典电磁理论,电子在绕核做加 速运动的过程中,要向外辐射电磁波,因此能量要减少, 电子的轨道半径要减小,最终会落到原子核上,因而原 子是不稳定的。电子在转动过程中,随着转动半径不断 减小,转动频率不断增大,辐射电磁波的频率不断变化, 因而大量原子发光的光谱应该是连续谱。事实上,原子 是稳定的,原子光谱也不是连续谱,而是线状谱,故A错,
2019_2020学年高中物理第18章3氢原子光谱课件新人教版选修3_5
(× ) (√ ) (× ) (√ )
2．(多选)对原子光谱，下列说法正确的是( ) A．原子光谱是不连续的 B．原子光谱是连续的 C．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 D．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
[解析] 原子光谱为线状谱，A 正确，B 错误；各种原子都有自 己的特征谱线，故 C 错，D 对．
(频率)和强度分布的记录，即光谱．
2．分类
(1)线状谱：由一条条的亮__线__组成的光谱． (2)连续谱：由连在一起的_光_带__组成的光谱．
3．特征谱线
各种原子的发射光谱都是线__状__谱__，且不同原子的亮线位置_不_同__， 故这些亮线称为原子的_特_征__谱线．
4．光谱分析
(1)定义：利用原子的_特__征_谱__线__来鉴别物质和确定物质的组成成
1．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元素 D．地球表面大气层中存在着相应元素
[解析] 太阳是高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大 气层时，某些特定频率的光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，分析太阳的吸收光 谱，可知太阳大气层的物质组成，因此，选项 C 正确，A、B、D 错 误．
[答案] AD
3．(多选)以下论断中正确的是( ) A．按经典电磁理论，核外电子受原子核库仑引力，不能静止只 能绕核运转，电子绕核加速运转，不断地向外辐射电磁波 B．按经典理论，绕核运转的电子不断向外辐射能量，电子将逐 渐接近原子核，最后落入原子核内
C．按照卢瑟福的核式结构理论，原子核外电子绕核旋转，原子 是不稳定的，说明该理论不正确
18.3 氢原子光谱
【自主解答】 (1)巴耳末系中第一条谱线为 n
＝3 时，
即λ11＝R212－312
R＝53λ61＝5×6563.56×10－9m－1≈1.097×107m－1. (2)巴耳末系中第四条谱线对应 n＝6，则
λ14＝R212－612
λ4＝8×1.03967×107m≈4.102×10－7m，
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。
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，即光谱．
2．分类： （1）有些光谱是一条条的亮线，这样的 亮线叫谱线，这样的光谱叫线状谱． （2）有的光谱不是一条条分立的谱线， 而是连续在一起的光带，这样的光谱叫做 连续谱
如白炽灯，故B错.
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谱是连续谱 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
【解析】选A.由于通常看到的吸收光谱中的暗线比线状 谱中的明线要少一些，所以B不对.而气体发光时，若是 高压气体发光形成连续光谱，若是稀薄气体发光形成线 状谱，故C也不对.甲物质发出的白光通过低温的乙物质 蒸气后，得到的是乙物质的吸收光谱，所以D错误,答案 为A.
对原子光谱的理解 例1 对原子光谱，下列说法正确的是( ACD )
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
2018_2019高中物理第十八章原子结构第3节氢原子光谱课件新人教版选修3_5ppt版本
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。
知识点
3单经击典此理处论的编困辑难母版文本样式
原子核
α粒子散射实验
分立特征
稳定性
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× √ √ √
一条条的亮线 连在一起
光的波长
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线状谱 特征
组成成分
特征谱线 10－10g
不同
物质 灵敏度
知识点 2 氢原子光谱的实验规律
1．光的产生 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．巴耳末公式
新课标导学
物理
选修3-5 ·人教版
第十八章
原子结构 第三节 氢原子光谱
学习目标
※ 了解光谱的定义与分类 ※ 理解氢原子光谱的实验规律，知道何为巴耳末系 ※ 了解经典原子理论的困难
知识导图
1
课前预习
2
课内探究
3
素养提升
4
课堂达标
5
课时作业
课前预习
知识点 1单光击谱此处编辑母版文本样式
波长
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＝53R6；n＝6 时波长最小，λmin＝83R6，故λλmmainx＝85， D 正确。
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典例
2
No
D
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2018版高中物理选修3-5教师用书：第18章 3 氢原子光谱
3 氢原子光谱[先填空]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，即光谱．2．分类(1)线状谱：由一条条的亮线组成的光谱．(2)连续谱：由连在一起的光带组成的光谱．3．特征谱线各种原子的发射光谱都是线状谱，且不同原子的亮线位置不同，故这些亮线称为原子的特征谱线．4．光谱分析(1)定义：利用原子的特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分．(2)优点：灵敏度高．[再判断]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．(×)[后思考]为什么用棱镜可以把各种颜色的光展开？【提示】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．[合作探讨]太阳光谱是在连续光谱的背景下出现一些不连续的暗线．探讨1：某种元素的原子光谱中的亮线与其吸收光谱中的暗线具有什么关系？【提示】一一对应关系．探讨2：利用太阳光谱能分析得出太阳内部含有哪些元素吗？【提示】不能，只能分析太阳大气层中含有的元素．[核心点击]1．光谱的分类2．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，这就形成了连续谱背景下的暗线．3．光谱分析(1)优点：灵敏度高，分析物质的最低含量达10－10 g.(2)应用：①应用光谱分析发现新元素；②鉴别物体的物质成分；研究太阳光谱时发现了太阳中存在钠、镁、铜、锌、镍等金属元素. ③应用光谱分析鉴定食品优劣．1．(多选)对原子光谱，下列说法正确的是()A．原子光谱是不连续的B．原子光谱是连续的C．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D．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【解析】原子光谱为线状谱，A正确，B错误；各种原子都有自己的特征谱线，故C错，D对．【答案】AD2．关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是()A．太阳光谱和白炽灯光谱是线状谱B．霓虹灯和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，也可以利用连续谱D．观察月亮光谱，可以确定月亮的化学组成【解析】太阳光谱是吸收光谱，而月亮反射太阳光，也是吸收光谱，煤气灯火焰中钠蒸气产生的光谱属稀薄气体发光，是线状谱．由于月亮反射太阳光，其光谱无法确定月亮的化学组成．【答案】 B3．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()【导学号：54472181】A．太阳表面大气中缺少相应的元素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元素D．地球表面大气层中存在着相应元素【解析】太阳是高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，某些特定频率的光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，分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，因此，选项C正确，A、B、D错误．【答案】 C(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．[先填空]1．氢原子光谱的实验规律(1)光谱研究的意义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重要途径．(2)气体发光原理①气体放电：玻璃管中稀薄气体在强电场的作用下会电离，形成自由移动的正负电荷，于是气体变成导体，导电时会发光．②氢光谱：从氢气放电管可以获得氢原子光谱．(3)巴耳末公式①公式：1λ＝R(122－1n2)(n＝3,4,5，…)．②意义：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．2．经典理论的困难(1)用经典(电磁)理论在解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征时遇到了困难．(2)经典理论可以很好地应用于宏观物体，但不能用来解释原子世界的现象．[再判断]1．氢原子光谱是利用氢气放电管获得的．(√)2．由巴耳末公式可以看出氢原子光谱是线状光谱．(√)3．在巴耳末公式中，n值越大，氢光谱的波长越长．(×)[后思考]1．能否根据巴耳末公式计算出对应的氢光谱的最长波长？【提示】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．2．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？【提示】根据经典理论，原子可以辐射各种频率的光，即原子的光谱应该总是连续的．实际看到的原子的光谱是分立的线状谱．[合作探讨]探讨1：巴耳末是依据核式结构理论总结出巴耳末公式的吗？【提示】不是．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，不是依据核式结构理论总结出来的．探讨2：根据巴耳末公式可知氢原子发光的波长是分立值，它是人为规定的吗？【提示】不是．巴耳末公式准确反映了氢原子发光的实际波长，其波长的分立值并不是人为规定的．[核心点击]1．氢原子的光谱从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图18-3-1所示．图18-3-12．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．4．(多选)以下论断中正确的是()A．按经典电磁理论，核外电子受原子核库仑引力，不能静止只能绕核运转，电子绕核加速运转，不断地向外辐射电磁波B．按经典理论，绕核运转的电子不断向外辐射能量，电子将逐渐接近原子核，最后落入原子核内C．按照卢瑟福的核式结构理论，原子核外电子绕核旋转，原子是不稳定的，说明该理论不正确D．经典电磁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【解析】卢瑟福的核式结构没有问题，主要问题出在经典电磁理论不能用来解释原子世界的现象．【答案】ABD5．(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…)，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 ．巴耳末依据氢光谱的分析总结出巴耳末公式D ．巴耳末公式准确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】 由于巴耳末是利用当时已知的在可见光区的4条谱线做了分析总结出的巴耳末公式，并不是依据核式结构理论总结出来的，巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，也就是氢原子实际只有若干特定频率的光，C 、D 正确．【答案】 CD6．氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的谱线的波长为λ1，其次为λ2，求λ1λ2的值等于多少？【解析】 由巴耳末公式可得：1λ1＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－132，1λ2＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－142，所以λ1λ2＝14－11614－19＝2720.【答案】 2720巴耳末公式的两点提醒(1)巴耳末公式反映氢原子发光的规律特征，不能描述其他原子． (2)公式是在对可见光的四条谱线分析时总结出来的，在紫外光区的谱线也适用．。
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令
T(m)
R m2
,
T
(n)
R n2
T(m),T(n)称为光谱项。
1 T(m)T(n)
思考与讨论
巴尔末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱。 即辐射波长的分离特征。用卢瑟福的核式结构模型和经 典力学、电磁学的理论，是否能够解释这种分立特征？
氢原子是自然界中最简单的原子。对它 的光谱的研究获得的原子内部结构的信息对 于研究更复杂的原子的结构具有指导意义。
漆碗：第三文化层（距今6500～6000年）．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．
三、氢原子光谱实验规律
实 验 装 置
氢原子的巴耳末线系照片
观察与思考
1、实验
2、氢原子的光谱图 可 见 光 区
特点 1、几种特定频率的光 2、光谱是分立的亮线
巴末耳的研究
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） 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
莱曼线系
区
1
R
1 12
1 n2
n2， 3,4,
红 外 帕邢系 区
案例 由游离状态的原子发射的
2、吸收光谱
观看视频
观察
现象 光谱区域存在一条条暗线
各种原子的吸收光谱中的每一条暗线 特点 都跟该种原子的发射光谱中的一条明
线（线状光谱）相对应。 产生 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
原子光谱
观看实验录像
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
四、经典理论的困难
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 辐射电磁波频率连续变化 原子是稳定的 原子光谱是线状谱 —— 分立
谢谢欣赏
THANK YOU FOR WATCHING
观察 现象 由连续分布的一切波长的光组成
特点 整个光谱区域都是亮的
产生 炽热的固体、液体及高压气体的光谱 案例 白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水
(2) 线状光谱 观察
现象 光各谱条中谱有线一对条应条不的同亮波线长（—频—率谱）线的
特点 光特，征原谱子线不同，发射的线状光谱也
产生
不同，每种原子只能发出具有本身 稀特薄征气的体某或些金波属长的的蒸光汽。的发射光谱
1
R
312
1 n2
n4,5,6,
还 有 三
布喇开系
1
R
1
42
n12
n5,6,7，
个 线 系
普丰特系
1
R
512
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：
1
R
1 m2
1 n2
其 中
m1,2,3
nm 1 ,m 2,m 3 ,
对应一个m构成一个谱线系 每一谱线的波数都等于两项的差数
光谱分析
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。
案例：利用太阳光的吸收光谱可以研究太 阳高层大气层所含元素。
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。
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．
第十八章 原子结构
第3节 氢原子光谱
教学过程设计
问题呈现
卢瑟福所提出的原子核式结构是什么？ 电子在原子绕周围怎样运动？ 它的能量怎样变化？
一、光谱
牛顿发现了日光通 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
二、光谱分类
1、发射光谱
(1) 连续光谱
观看实验录像
物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。