高中物理 第十八章 原子结构 183 氢原子光谱课件5高二选修35物理课件

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3．经典理论的困难
(1)经典物理学无法解释原子的稳定性
按照经典物理学，核外电子受到原子核的库仑引力作
用，不可能是静止的，它一定在原子核的库仑引力作用下，
以一定的速度绕核转动。电子在做周期性运动，它产生的电
磁场就在周期性变化，而周期性变化的电磁场会激发电磁
波，即电子不断把自己绕核转动的能量以电磁波的形式辐射
了氢原子的 □5 线状光谱 ，即辐射波长的分立性。
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三、经典理论的困难
1．卢瑟福核式学说的成就：卢瑟福的核式结构模型正
确地指出了□1 原子核的存在，很好地解释了 □2 α 粒子散射
实验。
2．困难：经典的物理学既无法解释原子的 □3 稳定性 ， 又无法解释原子光谱的 □4 分立 特征。
例 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．各种原子的发射光谱是线状谱 D．做光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物 质和确定物质的化学组成
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1．光源发出的都是连续谱吗？ 提示：不是的。例如氢气放电管发射的氢原子光谱。 2．利用光谱分析鉴别物质及确定物质成分时，利用的 是什么光谱？ 提示：利用的是线状谱和吸收谱(暗线谱)。
【针对训练】 (多选)关于巴耳末公式1λ＝R212－n12 (n＝3,4,5，…)的理解，正确的是( ) A．此公式只适用于氢原子发光 B．公式中的 n 可以是任意数，故氢原子发光的波长是 任意的 C．公式中的 n 是大于等于 3 的正整数，所以氢原子光 谱不是连续的 D．该公式包含了氢原子的所有光谱线
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2．不同原子的光谱相同吗？ 提示：不同原子的光谱不同，因而叫原子的特征谱。 3．原子的核式结构模型与经典电磁理论的矛盾给了我 们什么启示？ 提示：这些矛盾的存在，不仅表明这一模型还不完善， 而且还预示着原子世界需要一个不同于经典物理学的理 论。
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德伯常量，实验值为 R＝1.10×107 m－1。可以看出，n 只能 取正整数，不能连续取值，波长也只能是分立的值。
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3．其他线系：除了巴耳末线系，发现氢光谱在□3 红外 和 □4 紫外 光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的
公式。
4．巴耳末公式的意义：巴耳末公式以简洁的形式反映
[示例] 下列说法中正确的是( ) A．巴耳末公式所计算得出的波长与氢原子光谱中的波 长是一一对应的关系
B．根据巴耳末公式不仅可以分析氢原子光谱，也可以 分析其他原子的发光光谱
C．由巴耳末公式得到的波长都在可见光波段 D．氢原子光谱中有红外区，可见光区和紫外区，可见 光只有四条谱线
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例 2 巴耳末通过对氢光谱的研究总结出巴耳末公式1λ
＝R212－n12(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所有情况，其
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[思维辨析] 1．(1)少量原子发出的是线状谱，大量原子发出的是连 续谱。( × ) (2) 连 续 光 谱 一 定 是 大 量 不 同 元 素 共 同 发 出 的 光 谱 。 (×) (3)氢原子光谱有无数条分立谱线，其中有四条谱线在 可见光范围内。( √ ) (4)巴耳末公式能全部表示氢原子光谱。( × )
分紫外线。
易错反思：_____________________________________
___________________________________________________
___________________________________________________
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(1)误认为巴耳末公式可确定氢原子光谱中的所有谱
线。氢原子光谱除了包括巴耳末线系外，还包括其他线系，
所以巴耳末公式描述氢原子光谱时有一定的局限性。
(2)误认为巴耳末公式只是确定了氢原子光谱中的四条
可见光谱线。巴耳末公式是根据氢原子光谱的四条可见光谱
线总结出来的，但巴耳末线系还可以确定氢原子光谱中的部
波长的分立值并不是人为规定的
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1．巴耳末公式是根据什么总结出来的？ 提示：巴耳末公式是根据已知的可见光的谱线总结出 来的。 2．氢原子的所有谱线都满足巴耳末公式吗？ 提示：在红外和紫外光区的部分谱线不满足巴耳末公 式。
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内容(nèiróng)总结
第3节 氢原子光谱(guāngpǔ)
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2．光谱分析的应用 (1)鉴别物质和确定物质的组成成分，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。 (2)发现新元素 光谱分析的灵敏度高，样本中一种元素的含量达到 10－ 10 g 时就可以被检测到。
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2．氢原子光谱的实验规律 (1)巴耳末公式：1λ＝R212－n12(n＝3,4,5，…) 式中 R 叫做里德伯常量，其测量值为 R＝1.10× 107 m－1。
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(2)由巴耳末公式确定的一组谱线称为巴耳末系。除了 巴耳末系，后来发现的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。
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解析 巴耳末公式是分析氢原子的可见光谱线得到的 一个公式，它只反映氢原子谱线的一个线系，故 A 正确，D 错误；公式中的 n 只能取不小于 3 的正整数，B 错误，C 正 确。
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易错点排查
易错点⊳对氢原子实验规律的理解误区
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②线状谱 各种原子的发射光谱都是线状谱。不同元素的原子产生 的线状谱是不同的，但同种元素原子产生的线状谱是相同 的。 ③光谱中的暗线 实验表明，各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该 原子的线状谱中的一条亮线相对应。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。例如：太阳光谱就是典型的吸收光谱。
第十八章 原子结构 第3节 氢原子光谱(guāngpǔ)
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01课前自主(zìzhǔ)学习
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[动手填一填]
一、光谱
1．定义：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按□1 波长 展开，获得光的波长(频率)和 □2 强度 分布的记录，即光谱。
(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)公式中 n 只能取整数，不能连续取值，因此波长也
只是分立的值。
(3)公式是在对可见光区的四条谱线分析总结出的，巴
耳末系中在紫外区的谱线也适用。
(4)应用时熟记公式，当 n 取不同值时求出一一对应的
波长 λ。
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出去，因此电子绕核转动。这个系统是不稳定的，电子会失
去能量，轨道半径逐渐变小，最后落在原子核上。但是事实
不是这样，原子是个很稳定的系统。
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(2)经典物理学无法解释原子光谱的分立特征 根据经典电磁理论，电子辐射的电磁波的频率就是它绕 核转动的频率。电子越转能量越小，它离原子核就越来越近， 转得也就越来越快，这个变化是连续的，也就是说，我们应 该看到原子辐射出各种频率(波长)的光，即原子的光谱应该 总是连续的，而实际上我们看到的是分立的线状谱。 这些矛盾说明经典理论可以很好地应用于宏观物体，但 不能解释原子世界的现象。
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[解析] 钨丝白炽灯的光谱是连续谱，从氢气放电管获 得的氢原子光谱是线状谱，故 A、B 选项错误；C 选项正确； 在鉴别物质和确定物质的化学组成时是利用原子光谱即线 状谱或吸收光谱(即暗线谱)进行分析，所以 D 选项错误。
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02 课堂(kètáng)合作探究
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要点 光谱和光谱分析
1．对光谱有关问题的理解 (1)光谱的产生机理 许多情况下，光是由原子内部电子的运动产生的。 (2)连续谱、线状谱、光谱中的暗线 ①连续谱 其光谱是连在一起的光带。例如钨丝白炽灯的光谱。
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解析 线状谱中的明线与吸收光谱中的暗线均为特征 谱线，并且实验表明各种元素吸收光谱中的每一条暗线都 跟这种原子的线状谱中的一条明线相对应。所以选项 A、D 正确。
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要点 氢原子光谱的实验规律
1．氢原子光谱：从氢气放电管可以获得氢原子光谱， 氢原子的光谱是线状谱，在可见光区有四条谱线。
原子只发射 □6 几种特定频率 的光。不同原子发射的线状谱 的亮线位置不同，说明不同原子的 □7 发光频率 是不一样 的，因此这些 □8 亮线 称为原子的特征光谱。
4．光谱分析：利用原子的 □9 特征谱线 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。
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二、氢原子光谱的实验规律
1．研究光谱的意义：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 □1 原子结构 的重
要途径。
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2．巴耳末公式：从氢气放电管可以得到氢原子光谱， 在可见光区的氢光谱符合巴耳末公式，用波长的倒数写出的
公式为 □2 1λ＝R212－n12，n＝3,4,5，… 。式中的 R 为里
[解析] 巴耳末公式只确定了氢原子发光中的一个线 系波长，不能描述氢原子发出的各种光的波长，也不能描 述其他原子发出的光，故 B、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，故 A 错误，C 正确。
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巴耳末公式的应用方法及注意问题
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2．分类：有些光谱是一条条的亮线，这样的亮线
叫 □3 谱线 ，这样的光谱叫 □4 线状谱 。有的光谱看起来
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 □5 连续谱 。
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3．特征光谱：各种原子的发射光谱都是线状谱，说明
线状谱和连续谱的区别
线状谱
连续谱
形状 特征
一条条分立的谱线
连在一起的光带
某些特定频率的谱线，不
组成
一切波长的光都有
同的元素线状谱线不同
应用
可用于光谱分析
不能用于光谱分析
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【针对训练】 (多选)下列关于特征谱线的几种说法正 确的是( )
A．线状谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线 B．线状谱中的明线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不 是特征谱线 C．线状谱中的明线不是特征谱线，吸收光谱中的暗线 是特征谱线 D．同一元素的线状谱的明线与吸收光谱的暗线是相对 应的
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[解析] 巴耳末公式只能描述氢原子光谱中的一个线 系，不能确定氢原子光谱中所有光的波长，A 错；巴耳末 公式只能确定氢原子光谱的可见光区和部分紫外光区，不 能确定其他原子光谱，B、C 错；氢原子光谱中有可见光、 红外线和紫外线，D 正确。
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