最新-2021学年高中物理选修35课件：18.3 氢原子光谱 共18张 精品
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18、 3 氢原子光谱
学习目标
1．了解连续光谱和线状谱的概念。 2．知道每种原子都有自己的特征谱线。 3．知道氢原子光谱的实验规律。 4．知道经典物理的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱 分立特性。 5．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
本节教材是在了解连续谱和线状谱的概念之后，进一步介绍 原子的特征谱线和光谱分析，重点讲述氢原子光谱的实验规律。
对于巴尔末公式应该明确，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，是为了从公式看出 物理量之间的关系、看出物理量变化的趋势，即巴尔末公式以简 洁的形式反映了氢原子辐射波长的分立特征。同时它为下一节氢 原子能量分立性做了铺垫。而原子光谱的事实不能用经典物理学 理论解释，必须建立新的原子模型。
发光形成的
光
光谱的形式：连续分布，一切波长的光都有
谱
线状光谱 产生条件：稀薄气体发光形成的光谱
光
(原子光谱) 光谱形式：一些不连续的明线组成，不同元素
谱
的明线光谱不同(又叫特征光谱)
吸 定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱
收 产生条件：炽热的白光通过温度较白光低的气体后，再色散
光 谱
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. 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成分。这种方法叫做光谱分析。
（1）原理：利用发射光谱和分析光谱。 （2）优点：非常灵敏而且迅速。 （3）应用：发现新元素和研究天体的化学组成。
2 . 下列说法正确的是 ( BD )
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。即光谱与光强度无关 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。即光谱不仅记录了光的波 长分布，还记录了强度分布 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
经典理论的困难 氢原子光谱的实验规律
课堂测试
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。例如某样本中一种元素的含量达到 10─10 g 时就
可以被检测到。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 ( BC )
A. 连续谱
B. 线状谱
C. 特征谱线
D. 任意一种光谱
3. 根据巴耳末公式，指出氢原子光谱在可见光范围内波长最 长的两条谱线所对应的 n，这两条谱线的波长各是多少？氢原 子光谱有什么特点？
氢原子在可见光范围内的谱线为不连续的明线
谢谢观看
下课
3, 4, 5, ...
里德伯常量
R=1.10 107 m1
n 有两层含义，一是 n 取一个值，可求出氢光谱中一条谱线 的波长说明每一个 n 值分别对应一条谱线，二是 n 值只能取正整 数值3，4，5，……
卢瑟福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。但是。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。
按经典物理学电子绕核旋转，做加速运动，电子将不断 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。但事实上原子是个稳定的系统。
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。而实际上看到的是分立的线状谱。
小结
光谱
连续光谱 发射光谱
明Hale Waihona Puke 光谱吸收光谱新课导入
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。
新课讲授
光谱是电磁辐射(不论是在可见光区域还是在不可见光区域) 的波长成分和强度分布的记录。有时只是波长成分的记录。
1. 发射光谱 定义：物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。 分类：发射光谱可分为两类：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。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。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。
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。
知识梳理
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 射 连续光谱
明线光谱是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子的 光谱。
实践证明，原子不同，发射的明线光谱也不同，每种原 子只能发出具有本身特征的某些波长的光，因此明线光谱的 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(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。
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。
玻璃管中稀薄气体的分子在强电场的作用下会电离，成 为自由移动的正负电荷，于是气体变成导体，到电时会发光。 这样的装置叫做气体放电管。
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
巴耳末公式：1
R(
1 22
1 n2
) n
学习目标
1．了解连续光谱和线状谱的概念。 2．知道每种原子都有自己的特征谱线。 3．知道氢原子光谱的实验规律。 4．知道经典物理的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱 分立特性。 5．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
本节教材是在了解连续谱和线状谱的概念之后，进一步介绍 原子的特征谱线和光谱分析，重点讲述氢原子光谱的实验规律。
对于巴尔末公式应该明确，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，是为了从公式看出 物理量之间的关系、看出物理量变化的趋势，即巴尔末公式以简 洁的形式反映了氢原子辐射波长的分立特征。同时它为下一节氢 原子能量分立性做了铺垫。而原子光谱的事实不能用经典物理学 理论解释，必须建立新的原子模型。
发光形成的
光
光谱的形式：连续分布，一切波长的光都有
谱
线状光谱 产生条件：稀薄气体发光形成的光谱
光
(原子光谱) 光谱形式：一些不连续的明线组成，不同元素
谱
的明线光谱不同(又叫特征光谱)
吸 定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱
收 产生条件：炽热的白光通过温度较白光低的气体后，再色散
光 谱
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. 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成分。这种方法叫做光谱分析。
（1）原理：利用发射光谱和分析光谱。 （2）优点：非常灵敏而且迅速。 （3）应用：发现新元素和研究天体的化学组成。
2 . 下列说法正确的是 ( BD )
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。即光谱与光强度无关 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。即光谱不仅记录了光的波 长分布，还记录了强度分布 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
经典理论的困难 氢原子光谱的实验规律
课堂测试
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。例如某样本中一种元素的含量达到 10─10 g 时就
可以被检测到。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 ( BC )
A. 连续谱
B. 线状谱
C. 特征谱线
D. 任意一种光谱
3. 根据巴耳末公式，指出氢原子光谱在可见光范围内波长最 长的两条谱线所对应的 n，这两条谱线的波长各是多少？氢原 子光谱有什么特点？
氢原子在可见光范围内的谱线为不连续的明线
谢谢观看
下课
3, 4, 5, ...
里德伯常量
R=1.10 107 m1
n 有两层含义，一是 n 取一个值，可求出氢光谱中一条谱线 的波长说明每一个 n 值分别对应一条谱线，二是 n 值只能取正整 数值3，4，5，……
卢瑟福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。但是。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。
按经典物理学电子绕核旋转，做加速运动，电子将不断 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。但事实上原子是个稳定的系统。
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。而实际上看到的是分立的线状谱。
小结
光谱
连续光谱 发射光谱
明Hale Waihona Puke 光谱吸收光谱新课导入
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。
新课讲授
光谱是电磁辐射(不论是在可见光区域还是在不可见光区域) 的波长成分和强度分布的记录。有时只是波长成分的记录。
1. 发射光谱 定义：物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。 分类：发射光谱可分为两类：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。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。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。
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。
知识梳理
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 射 连续光谱
明线光谱是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子的 光谱。
实践证明，原子不同，发射的明线光谱也不同，每种原 子只能发出具有本身特征的某些波长的光，因此明线光谱的 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(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。
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。
玻璃管中稀薄气体的分子在强电场的作用下会电离，成 为自由移动的正负电荷，于是气体变成导体，到电时会发光。 这样的装置叫做气体放电管。
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
巴耳末公式：1
R(
1 22
1 n2
) n