高中物理 第十八章 原子结构 第3节 氢原子光谱学案 新人教版选修35
高中物理 第18章 第3节 氢原子光谱课件 新人教版选修3-5
第十八章 第三节
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超级记忆法-记忆规律
记忆前
选择记忆的黄金时段 前摄抑制：可以理解为先进入大脑的信息抑制了后进 入大脑的信息 后摄抑制：可以理解为因为接受了新的内容，而把前 面看过的忘记了
第十八章 第三节
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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 1λ＝___R__21_2_－__n1_2 ___(n＝3,4,5…) 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。
能否根据对月光的光谱分析确定月球的组成成分？ 答案：不能。月球不能发光，它只能反射太阳光，故其 光谱是太阳的光谱，对月光进行光谱分析确定的并非月球的 组成成分。
二、氢原子光谱的实验规律 1．氢原子光谱实验 在充有稀薄氢气的放电管两极间加上2kV～3kV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。(实验装置如图所示)
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 的 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__。
重点难点突破
如何利用规律实现更好记忆呢？
第十八章 第三节
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高中物理第十八章原子结构第三节氢原子光谱课堂探讨学
3.氢原子光谱课堂探讨探讨一光谱分类和光谱分析问题导引如图所示，白光通过三棱镜后，由于棱镜对不同色光的折射率不同，从而使白光分解成单色光，形成从红到紫依次按顺序排列的彩色光带，这种复色光分解为单色光的现象叫光的色散，形成的彩色光带称为光谱。
由于光波是原子内部电子运动产生的，各类物质原子内部的电子运动不同，因此产生的光波不同，故研究各类物质发光的光谱，对熟悉物质内部结构及其运动规律具有重要意义。
那么光谱能够分为哪几种？提示：能够分为发射光谱和吸收光谱。
名师精讲1．光谱的分类2．线状谱和持续谱的不同的地方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(1)太阳光谱的特点：在持续谱的背景上出现一些不持续的暗线，是一种吸收光谱。
(2)对太阳光谱的解释：阳光中含有各类颜色的光，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，抵达地球的这些谱线看起来就暗了，这就形成了持续谱背景下的暗线。
4．光谱分析(1)长处：灵敏度高，分析物质的最低量达10－10 g。
(2)应用：①应用光谱分析发觉新元素。
②辨别物体的物质成份。
研究太阳光谱时发觉了太阳中存在钠、镁、铜、锌、镍等金属元素。
③应用光谱分析鉴定食物好坏。
警示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，二者都可用作光谱分析。
【例题1】下列说法中正确的是( )A．进行光谱分析，能够用线状谱，也能够用吸收光谱B．光谱分析的长处是超级灵敏而迅速C．使一种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气，取得吸收光谱，就可以够对前者的化学组成进行分析D．摄下月球的光谱，能够分析出月球是由哪些元素组成的解析：由于每种元素都有自己的特征谱线，因此，能够按照光谱来辨别物质和肯定它的化学组成，所以光谱分析能够用线状谱或吸收光谱，A项正确；光谱分析的长处是灵敏而迅速，B项正确；分析某种物质的组成，可用白光照射其低压蒸气产生的吸收光谱进行，C项错误；月球不能发光，它只能反射太阳光，故其光谱是太阳光谱，不是月球的光谱，不能用来分析月球上的元素，D项错误。
人教版高中物理选修3-5第十八章 原子结构(自主学习学案)
第十八章原子结构课前自主学习（学案）一、请学生自主复习教材第十八章原子结构P46至P63。
二、结合复习的内容思考如下问题：1、人类对原子结构认识的历史是从电子的发现开始的。
1890年英国物理学家汤姆孙研究阴极射线发现了电子。
在研究原子结构时，他提出了枣糕模型，请说出这种模型的特点。
2、1909年--1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手做α粒子轰击金箔的实验，即著名的“α粒子散射实验”，该实验的结果是什么？（注意几个关键词）3、请绘制一幅简图，描绘原子核式结构模型的α粒子散射的图景。
4、原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾主要体现在哪两个方面？1913年丹麦的物理学家玻尔提出了原子结构的三个基本假设，建立了玻尔原子模型，请说出玻尔原子模型的三个基本假设的内容。
5、请用玻尔理论解释：为什么原子的发射光谱都是一些分立的亮线？如果大量氢原子处在n=4能级，可辐射出几种频率的光？其中波长最短的光是在哪两个能级之间跃迁时发出的？三、自主解答几道题目：1、卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有（）A．原子的中心有个核，叫原子核B．原子的正电荷均匀分布在整个原子中C．原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里D．带负电的电子在核外绕着核旋转2、α粒子散射实验中，不考虑电子和α粒子的碰撞影响，是因为（）A．α粒子与电子根本无相互作用B．α粒子受电子作用的合力为零，是因为电子是均匀分布的C．α粒子和电子碰撞损失能量极少，可忽略不计D．电子很小，α粒子碰撞不到电子3、卢瑟福通过_______________实验，发现了原子中间有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构模型，平面示意图中的四条线表示α粒子运动的可能轨迹，在图中完成中间两条α粒子的运动轨迹．4．一个氢原子中的电子从一半径为r a的轨道自发地直接跃迁至另一半径为r b的轨道，已知r a>r b，则在此过程中（）A．原子发出一系列频率的光子B．原子要吸收一系列频率的光子C．原子要吸收某一频率的光子D．原子要辐射某一频率的光子参考答案：1．ACD 2．C 3 ．4．D课堂主体参与（教案）【学习目标】1、知道并理解原子核式结构模型，了解科学家探究原子结构的过程2、知道原子的能级的概念，并能进行一些简单的应用【重点、难点】1、核式结构模型对α粒子散射实验的解释2、玻尔的原子模型【学习内容】一、课前自主学习检查1、原子结构的认识过程是非常曲折的，请回答核式结构和玻尔模型提出的背景分别是：①___________________________________________________________②___________________________________________________________2、如图所示为卢瑟福和他的同事们做α粒子散射实验的装置示意图，荧光屏和显微镜分别放在图中的A、B、C、D四个位置时，下述对观察到现象的说法中正确的是（）A．放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多B．放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数只比A位置时稍少些C．放在C、D位置时，屏上观察不到闪光D．放在D位置时，屏上仍能观察到一些闪光，但次数极少3、氢原子的能级和电子可能轨道半径公式分别是：①氢原子的能级公式E n=________E1（其中E1为基态能量，E1=－13.6eV）②氢原子的电子轨道半径公式: r n= ________r1（其中r1内基态半径，r1=0.53×10－10m）4.氢原子的能级图，如图：(1)能级图中的横线表示_____________________(2)横线左端的数字“1，2，3…”表示__________，右端的数字“一13.6，一3.4，…”表示__________________．(3)相邻横线间的距离，表示相邻的能级差，量子数越大，相邻的能级差越_________． (4)带箭头的竖线表示原子由较高能级向较低能级跃迁，原子跃迁条件为：_____________． 5．根据玻尔理论，某原子的电子从能量为E 的轨道跃迁到能量为E ’的轨道，辐射出波长为γ的光，以h 表示普朗克常量，c 表示真空中的光速，求能量E ’． 参考答案：1．①汤姆孙的“枣糕模型”无法解释α粒子散射实验②卢瑟福的核式结构无法解释原子的稳定性和原子光谱的分立特性 2．AD 3．21n ；n 4．氢原子可能的能量状态——定态；量子数；氢原子的能级；小；h γ=E m －E n5．解析：根据玻尔理论，原子从一种定态(设能量为E)跃迁到另一种定态(设能量为E ’)时，它辐射(或吸收)一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即 h γ=E －E ’，又光在真空中传播时λcv =，联立得E'=E 一λch二、构建知识框架，剖析典型概念1．人类对原子结构的认识史是从电子的发现开始的。
高中物理 第十八章 3氢原子光谱教案 新人教版选修3-5(2篇)
氢原子光谱★新课标要求（一）知识与技能1．了解光谱的定义和分类。
2．了解氢原子光谱的实验规律，知道巴耳末系。
3．了解经典原子理论的困难。
（二）过程与方法通过本节的学习，感受科学发展与进步的坎坷。
（三）情感、态度与价值观培养我们探究科学、认识科学的能力，提高自主学习的意识。
★教学重点氢原子光谱的实验规律★教学难点经典理论的困难★教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。
★教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备★课时安排1 课时★教学过程（一）引入新课讲述： 粒子散射实验使人们认识到原子具有核式结构，但电子在核外如何运动呢？它的能量怎样变化呢？通过这节课的学习我们就来进一步了解有关的实验事实。
（二）进行新课1．光谱（结合课件展示）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）讲述：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）发射光谱物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。
发射光谱可分为两类：连续光谱和明线光谱。
引导学生阅读教材，回答什么是连续光谱和明线光谱？学生回答：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。
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。
教师讲述：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。
如图所示。
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，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。
如图所示。
（2）吸收光谱教师：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。
选修3-5原子结构整章知识点
选修3—5第十八章原子结构第一节电子的发现第二节原子的核式结构模型第三节氢原子光谱第四节玻尔的原子模型二. 知识内容（一）1. 阴极射线：阴极射线的本质是带负电的粒子流，后来，组成阴极射线的粒子被称为电子。
2. 电子的发现：1897年英国的物理学家汤姆孙发现了电子，并求出了这种粒子的比荷。
（二）1. 汤姆孙的原子模型：原子是一个球体，正电荷弥漫性地均匀分布在整个球体内，电子镶嵌其中，有人形象地把汤姆孙模型称为“西瓜模型”或“枣糕模型”。
2. a粒子散射实验：（1）a粒子：a粒子是从放射性物质中发射出来的快速运动的粒子，带有两个单位的正电荷，质量为氢原子质量的4倍。
（2）实验现象：绝大多数a粒子穿过金箔后，基本上仍沿原来的方向前进，但有少数a粒子（约占八千分之一）发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于900，也就是说它们几乎被“撞了回来”。
（3）卢瑟福核式结构模型：原子中带正电的部分体积很小，但几乎占有全部质量，电子在正电体的外面运动。
按照卢瑟福的理论，正电体被称为原子核，卢瑟福的原子模型因而被称为核式结构模型。
3. 原子核的电荷与尺度：（1）电荷：原子核是由质子和中子组成的，原子核的电荷数就是核中的质子数。
（2）尺度：对于一般的原子核，核半径的数量级为10－16m，而整个原子半径的数量级是10－10m，两者相差十万倍之多，可见原子内部是十分“空旷”的。
（三）1. 光谱：（1）定义：把光按波长的大小分开，获得光的波长（频率）成分和强度分布的记录。
即光谱。
（2）分类：光谱分为线状谱和连续谱。
（3）特征：线状谱是一条条分立的亮线；连续谱是一条连续的光带。
2. 原子光谱：（1）定义：各种原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的亮线位置不同，把这些亮线称为原子的特征谱线。
（2）光谱分析：每种原子都有自己的特征谱线，我们可以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. 氢原子光谱：巴耳末公式：，式中R是里德伯常量，其值为R=1.10×l07m－1，n只能取整数，不能连续取值，波长也只会是分立的值。
高中物理选修3-5导学案第十八章 3
3 氢原子光谱[学科素养与目标要求]物理观念：1.知道什么是光谱，掌握连续谱和线状谱的区别.2.记住氢原子光谱的实验规律.3.知道什么是光谱分析．科学思维：应用巴耳末公式进行简单计算．科学态度：知道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＝1.10×107 m－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．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．(×)一、光谱和光谱分析如图所示为不同物体发出的不同光谱．(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．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.鉴别物质的组成成分．(3)用于光谱分析的光谱：线状谱和吸收光谱．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．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．稀薄气体发出的光谱是线状谱，此光谱是一些不连续的亮线，仅含有一些特定频率的光．线状谱中不同的谱线对应不同的频率，不同元素的原子产生的线状谱不同，因而可以用线状谱来确定物质的成分．例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某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上的亮线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；某种物质发射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某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，因此同一物质线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，D 错误．二、氢原子光谱的实验规律及应用如图所示为氢原子的光谱．(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 (122－1n2)，n ＝3,4,5，…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＝1.10×107 m－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3(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只能取大于或等于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4已知氢原子光谱中巴耳末系第一条谱线Hα的波长为656.47 nm，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，真空中的光速c＝3×108 m·s－1.(1)试推算里德伯常量的值；(2)利用巴耳末公式求其中第四条谱线的波长和对应光子的能量．答案(1)1.097×107 m－1(2)4.102×10－7 m(或410.2 nm) 4.85×10－19 J解析(1)巴耳末系中第一条谱线对应n＝31λ1＝R⎝⎛⎭⎫122－132R＝365λ1≈1.097×107 m－1.(2)巴耳末系中第四条谱线对应n＝6，则：1λ4＝R ⎝⎛⎭⎫122－162 解得λ4＝92R ＝92×1.097×107m ≈4.102×10－7 m ≈410.2 nm E ＝hν4＝h c λ4≈4.85×10－19 J.1．(原子光谱的理解)对原子光谱，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，D 对．2．(光谱和光谱分析)(多选)下列关于光谱和光谱分析的说法中正确的是( )A ．光谱包括发射光谱、连续谱、线状谱、原子光谱、吸收光谱五种光谱B ．往酒精灯的火焰上撒精盐，可以用分光镜观察到钠的线状谱C ．利用太阳光谱可以分析太阳的化学组成D ．各种原子的发射光谱都是线状谱答案 BD解析 光谱包括发射光谱和吸收光谱两种，其中发射光谱分为连续谱和线状谱，线状谱和吸收光谱都能体现不同原子的特征，称为原子光谱，各种原子的发射光谱都是线状谱，选项A错误，D 正确；往酒精灯的火焰上撒精盐，可以用分光镜观察到钠的线状谱，选项B 正确；太阳光谱是吸收光谱，其中的暗线，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，说明太阳大气层中存在与这些暗线相对应的元素，但是不能分析太阳的化学组成，故C 错误．3．(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．4．(经典电磁理论与氢原子光谱的关系)(多选)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.一、选择题考点一光谱和光谱分析1．(多选)下列物质中产生线状谱的是()A．炽热的钢水B．发光的日光灯管C．点燃的蜡烛D．极光答案BD解析炽热的钢水、点燃的蜡烛能产生连续谱，发光的日光灯管能产生水银蒸气的线状谱，极光是宇宙射线激发的气体发光，能产生线状谱．选项B、D正确．2．太阳的连续谱中有许多暗线，它们对应某些元素的特征谱线．产生这些暗线的原因是() 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相应的元素D．太阳内部存在相应的元素答案 C解析由于对太阳光谱的成因认识不清，易误认为暗线是由于太阳内部缺少相应的元素产生的，因此错误地选择B.实际上太阳内部进行着激烈的核反应，它发出的连续谱经过温度比较低的太阳大气层时产生吸收光谱，我们通过对太阳光谱中暗线的分析，把它跟各种原子的特征谱线对照，就知道太阳大气层中含有氢、氮、氦、碳、镁、硅、钙、钠等几十种元素．因此正确答案为C.3．(多选)下列关于光谱的说法正确的是()A．连续谱就是由连续发光的物体产生的光谱，线状谱是线状光源产生的光谱B．通过对连续谱的光谱分析，可鉴定物质成分C．连续谱包括一切波长的光，线状谱只包括某些特定波长的光D．通过对线状谱的明线光谱分析或吸收光谱的暗线分析，可鉴定物质成分答案CD解析连续谱是指光谱由连续分布的一切波长的光组成的，而不是指光源是连续的．连续谱是由炽热固体、液体及高压气体发光产生的，同理线状谱是指光谱是由一些不连续的亮线组成的，由稀薄气体或金属蒸气所发出的光产生的，而不是指光源是线状的，A错，C对；光谱分析是根据不同原子都有自己的特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分的方法，连续谱含有一切波长的光，不是原子的特征谱线，不能用来进行光谱分析，而线状谱和吸收光谱都是原子自身的特征谱线，所以可以用来进行光谱分析，鉴定物质成分，其优点是灵敏度很高，在发现和鉴定元素上有着重大的意义，B错，D对．4.如图1甲所示为a、b、c、d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．考点二 氢原子光谱的实验规律5．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答案 B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，光谱就相同，与放电管的放电强弱无关，D 错．6．(多选)关于巴尔末公式的说法正确的是( )A ．氢光谱在各个光区的谱线都遵循与巴尔末公式类似的关系式B ．n 只能取整数不能取分数C ．巴尔末公式中的n 可以取任意的正整数D ．巴尔末公式能解释氢原子的光谱为什么是线性光谱答案 AB7．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. 二、非选择题8．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？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线区域，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＝λT ＝λf，得f＝vλ＝cλ＝3×1081.09×10－6Hz≈2.75×1014 Hz.。
最新人教版高中物理选修3-5：18.3 氢原子光谱 知识点总结及课时练习
3氢原子光谱记一记氢原子光谱知识体系1个公式——巴耳末公式2种谱线——线状谱、连续谱1个实验规律——氢原子光谱实验规律辨一辨1.各种原子的发射光谱都是线状谱，并且只能发出几个特定的频率．(√)2．可以利用光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分．(√) 3．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．(×)4．稀薄气体的分子在强电场的作用下会变成导体并发光．(√) 5．巴耳末公式中的n既可以取整数也可以取小数．(×)想一想1.什么是光谱？研究光谱对了解原子结构有什么作用？提示：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长和强度分布记录．许多情况下光是由原子内部电子运动产生的，因此光研究是探索原子结构的一条重要途径．2．经典理论在解释氢原子光谱时遇到了什么困难？提示：经典物理学无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征．3．仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？氢原子光谱的谱线波长具有什么规律？提示：氢原子光谱从左向右谱线间的距离越来越大．氢原子光谱的谱线波长符合巴耳末公式．思考感悟：练一练1.(多选)下列物质中产生线状谱的是()A．炽热的钢水B．发光的日光灯管C．点燃的蜡烛D．极光解析：炽热的钢水、点燃的蜡烛能产生连续谱，发光的日光灯管能产生水银蒸气的线状谱，极光是宇宙射线激发的气体发光，能产生线状谱，选项B、D正确．答案：BD2．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．作光谱分析时，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解析：不同光源发出的光谱有连续谱，也有线状谱，故A、B 错误；稀薄气体发出的光谱是线状谱，C正确；只有应用线状谱才可以进行光谱分析，D错误．答案：C3．(多选)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．答案：BC4．根据巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)讨论，随着n的增大，氢原子所发出的光的波长如何变化？光子的能量如何变化？解析：随着n的增大，由巴耳末公式可得波长越小，再由波长与频率的关系，频率与光子能量的关系，可得随着n的增大，光子的能量越大．答案：见解析要点一对光谱和光谱分析的理解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：炽热的液体发射的光谱为连续谱，选项A正确．发射光谱可以是连续谱也可以是线状谱，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，选项C 正确．霓虹灯发光形成的光谱是线状谱，选项D正确．答案：ACD2．下列说法正确的是()A．线状谱中的亮线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线B．各种原子的线状谱中的明线和它吸收光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乙物质的蒸气形成了甲物质的吸收光谱解析：吸收光谱中的暗线和线状谱中的明线相对应，都是特征谱线，但通常吸收光谱中的暗线要比线状光谱中的明线少，所以A正确，B错误；气体发光，若为高压气体则产生连续谱，若为稀薄气体则产生线状谱，所以C错误；甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气形成了乙物质的吸收光谱，所以D错误，综上所述，应选A.答案：A3．[2019·江苏期末](多选)对原子光谱，下列说法正确的是()A．线状谱和吸收光谱可用于光谱分析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．发射光谱可以用来鉴别物质中含哪些元素解析：线状谱和吸收光谱都含有原子的特征谱线，因此可用于光谱分析，A正确；各种原子都有自己的特征谱线，故B错误，C正确；发射光谱分为线状谱和连续谱，对线状谱进行光谱分析可鉴别物质组成，连续谱不能用于光谱分析，D错误．答案：AC4．(多选)通过光栅或棱镜获得物质发光的光谱，光谱() A．按光的波长顺序排列B．按光的频率顺序排列C．按光子质量的大小排列D．按光子能量的大小排列解析：由于光谱是将光按波长展开，而波长与频率相对应，故A、B正确；光子没有质量，故C错误；由爱因斯坦的光子说可知，光子的能量与光子频率相对应，D正确．答案：ABD要点二氢原子光谱的规律应用5.[2019·通州月考]氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的波长为λ1，波长次之为λ2，则λ1λ2为()A.2027 B.2720C.23 D.32解析：由1λ＝R(122－1n2)得：当n＝3时，波长最长，1λ1＝R(122－132)．当n＝4时，波长次之，1λ2＝R(122－142)，解得λ1λ2＝2720.答案：B6．(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．答案：AC7．[2019·湛江检测]如图甲所示的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()A．a元素B．b元素C．c元素D．d元素解析：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缺少该元素．答案：B8．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．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＝6.55×10－7 m.当n＝∞时，波长最短，1λ2＝R(122－1n2)＝R×14，λ2＝4R＝41.1×107m＝3.64×10－7 m.答案：当n＝3时，波长最长为6.55×10－7 m 当n＝∞时，波长最短为3.64×10－7 m基础达标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光，是连续光谱．A正确，B、C、D错误．答案：A2．[2019·万州检测](多选)对于光谱，下面的说法中正确的是()A．连续光谱和线状光谱都是发射光谱B．线状谱由不连续的若干波长的光组成C．太阳光谱是连续谱D．太阳光谱是线状谱解析：吸收光谱也是线状谱，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，故B正确；太阳周围的低温蒸气吸收了相应频率的光，故太阳光谱是线状谱，故D对，C错．答案：BD3．(多选)关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是() A．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．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解析：光谱包括连续谱和线状谱，线状谱可用作光谱分析，太阳光谱是吸收光谱，光谱分析可以发现新元素和鉴定物质成分．故正确答案为A、C、D.答案：ACD4．氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为()A.59 B.49C.79 D.29解析：由巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)，n＝3,4,5，…当n＝∞时，最小波长1λ1＝R 122，当n＝3时，最大波长1λ2＝R(122－132)，得λ1λ2＝59，选项A正确．答案：A5．(多选)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．经典电磁理论可以解释原子的稳定性B．根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断地释放能量，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．对氢原子光谱的分析彻底否定了经典电磁理论解析：根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断地释放能量，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．对氢原子光谱的分析只是证明经典电磁理论不适用于对微观现象的解释，并没有完全否定经典电磁理论．综上，选项B、C正确．答案：BC6．太阳的光谱中有许多暗线，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内部发出的强光经过温度较低的太阳大气层时产生的，表明太阳大气层中含有与这些特征谱线相对应的元素，故选项C正确．答案：C7．[2019·河南周口月考]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：氢原子发射的光的波长取决于光子的能量E，由于氢原子发射的光子的能量E＝E n－E m(下一节将学到)，所以发射的光子的能量是不连续的，故氢原子只能产生特定波长的光，即氢原子产生的光谱是一系列不连续的谱线，故A、D错误，B正确．光谱是不连续的，与亮度无关，故C错误．答案：B8．(多选)关于巴耳末公式，下列说法正确的是()A．巴耳末依据原子的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．巴耳末公式准确反映了氢原子光谱在可见光区的实际情况，其波长的分立值并不是人为规定的解析：巴耳末是利用当时已知的、在可见光区的4条谱线分析总结出来的巴耳末公式，并不是依据原子的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发出若干特定频率的光，由此可知C、D正确．答案：CD9．[2019·湖南岳阳模拟]关于巴耳末公式：1λ＝R(122－1n2)(n＝3,4,5，…)，理解正确的是()A．式中n只能取整数，R称为巴耳末常量B．巴耳末系的4条谱线位于红外区C．在巴耳末系中n值越大，对应的波长λ越短D．巴耳末系的4条谱线是氢原子从n＝2的能级向n＝3、4、5、6能级跃迁时辐射产生的解析：巴耳末公式中n为量子数，不可以取任意值，只能取整数，且n≥3，式中R叫做里德伯常量，故A错误；巴耳末系的4条谱线位于可见光区，故B错误；根据巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)，可知n值越大，对应的波长λ越短，故C正确；公式只适用于氢原子从n≥3的能级向n＝2的能级跃迁时发出的光谱，故D错误．答案：C10．(多选)下列关于特征谱线的几种说法，正确的有()A．明线光谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线B．明线光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．明线光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．同一元素的明线光谱的明线与吸收光谱的暗线是相对应的E．每种原子都有自己的特征谱线，可以用其来鉴别物质解析：明线光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明线光谱中的一条明线相对应，A 、D 正确，每种原子都有自己的特征谱线，可以用其来鉴别物质，E 正确．答案：ADE能力达标11.可见光的波长范围为400～700 nm ，根据巴耳末公式1λ＝R (122－1n 2)，当n 取何值时氢原子所发出的光用肉眼能直接观察到？(R ＝1.10×107 m －1)解析：把波长等于400 nm ，代入巴耳末公式可得，n ＝6.7，把波长等于700 nm ，代入巴耳末公式可得，n ＝2.9，而n 只能取整数，所以n ＝3,4,5,6时氢原子发出的光用肉眼直接观察的到．答案：3,4,5,612．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1λ＝R (132－1n 2)(n ＝4,5,6，…)，R ＝1.10×107 m－1.已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域．(1)n ＝6时，对应的波长为多少？(2)帕邢系的氢原子光谱谱线对应的波在真空中的波速为多少？n ＝6时，传播频率为多大？解析：(1)根据帕邢系公式1λ＝R (132－1n 2)当n ＝6时，有λ≈1.09×10－6 m.(2)帕邢系形成的谱线在红外线区域，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/sν＝c λ＝3×1081.09×10－6 Hz ≈2.75×1014 Hz. 答案：(1)1.09×10－6 m(2)3×108 m/s 2.75×1014 Hz13．在可见光范围内氢原子发光的波长最长的2条谱线所对应的n .(1)它们的波长各是多少？(2)其中波长最长的光对应的光子能量是多少？(3)氢原子光谱有什么特点？解析：(1)设当n＝3,4时，氢原子发光所对应的波长分别为λ1、λ2，由巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)(n＝3,4,5…)知当n＝3时，1λ1＝1.10×107×(122－132) m－1，解得λ1＝6.5×10－7 m当n＝4时，1λ2＝1.10×107×(122－142) m－1，解得λ2＝4.8×10－7 m.(2)当n＝3时，对应着氢原子巴耳末系中的波长最长，即为λ1，因此ε1＝h cλ1＝6.63×10－34×3×1086.5×10－7J＝3.06×10－19 J.(3)除巴耳末系外，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，即1λ＝R(1a2－1n2)，其中a分别为1,3,4…对应不同的线系，由此可知氢原子光谱是由一系列线系组成的不连续的线状谱．答案：(1)6.5×10－7 m 4.8×10－7 m(2)3.06×10－19 J(3)由一系列线系组成的不连续的线状谱。
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”。
物理人教版高中选修3-5人教课标版高中物理选修3-5第十八章原子结构第三节氢原子光谱PPT课件
选 修 3 5 18.3 － 氢 原 子 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）
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。
1885年，巴耳末对当时已知的，在可见光区的4条谱线作了 分析，发现这些谱线的波长可以用一个公式表示： 巴耳末公式:
其中R = 1.10 ×10 m 叫里德伯常量
7
-1
氢原子光谱的实验规律
除了巴耳末系，后来发现的氢光谱在红外和紫个光区的其 它谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。
选 修 3 5 18.3 － 氢 原 子 光 谱
研究原子结构的途径
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。
选 修 3 5 18.3 － 氢 原 子 光 谱
研究途径：光谱
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）
选 修 3 5 18.3 － 氢 原 子 光 谱
选 修 3 5 18.3 － 氢 原 子 光 谱
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10-10g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
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。
高二物理选修35第十八章：氢原子光谱导学案
高二物理选修35第十八章：氢原子光谱导学案18.3 氢原子光谱导学案班级姓名学习目的1．了解光谱的定义和分类。
2．了解氢原子光谱的实验规律，知道巴耳末系。
3．了解经典原子实际的困难。
学习重点：氢原子光谱的实验规律学习难点：经典实际的困难学习进程：引入新课讲述： 粒子散射实验使人们看法到原子具有核式结构，但电子在核外如何运动呢？它的能量怎样变化呢？经过这节课的学习我们就来进一步了解有关的实验理想。
新课学习1．光谱〔结合课件展现〕光谱：早在17世纪，牛顿就发现了日光经过三棱镜后的色散现象，并把实验中失掉的黑色光带叫做光谱。
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〕的波长成分和强度散布的记载。
有时只是波长成分的记载。
〔1〕发射光谱：物体发光直接发生的光谱叫做发射光谱。
发射光谱可分为两类：延续光谱和明线光谱。
①延续光谱：叫做延续光谱。
例如：炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是延续光谱。
例如白炽灯丝收回的光、烛焰、炽热的钢水收回的光都构成延续光谱。
②明线光谱：叫做明线光谱。
叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。
例如：稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱。
明线光谱是由游离形状的原子发射的，所以也叫原子的光谱。
特征谱线：实际证明，原子不同，发射的明线光谱也不同，每种原子只能收回具有自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：高温物体收回的白光〔其中包括延续散布的一切波长的光〕经过物质时，某些波长的光被物质吸收后发生的光谱，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原子的发射光谱中的一条明线相对应。
这说明，高温气体原子吸收的光，恰恰就是这种原子在高温时收回的光。
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。
各种光谱成因知识结构图：〔3〕光谱剖析：这种方法叫做光谱剖析。
原子光谱的不延续性反映出原子结构的不延续性，所以光谱剖析也可以用于探求原子的结构。
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
高中物理 第十八章 原子结构 3 氢原子光谱学案 新人教
3 氢原子光谱学习目标知识脉络1.了解光谱、连续谱和线状谱等概念．(重点)2．知道氢原子光谱的实验规律．(重点)3．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征．(难点)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。
第3节 氢原子光谱习题答案
第3节氢原子光谱1.解析:每种原子都有自己的结构,只能发出由内部结构决定自己的特征谱线,不会因温度、物质不同而改变,C正确.2.解析:根据经典电磁理论,从卢瑟福原子模型可以得到的推论是原子很不稳定,原子光谱是连续谱,故C正确.3.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.4.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.5.解析:光谱分析常用来反映原子的特征,谱线既可以用线状谱也可以用吸收光谱,但不能用连续谱,选项A错误,C正确;利用光谱分析时,样品中元素达到10-10g就可以被检测到,灵敏度很高,选项B正确;月亮本身不发光,它的光是反射的太阳光,故通过分析月亮的光谱可以分析太阳的大气中所含的元素,但分析不出月球上有哪些元素,选项D错误.6.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正确,A,C错误;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 错误.7.解析:太阳光谱是吸收光谱;地球上接收到的太阳光谱中有许多暗线,是因为太阳表面大气层中存在相应的元素,选项A错误,B正确;这些暗线是由于太阳光通过太阳大气层中温度较低的气体时被气体吸收形成的,C正确D错误.8.解析:将a,b,c,d四种元素的线状谱与(乙)图中对照,可知,矿物中缺少b元素.9.解析:巴耳末线系中的光谱线有无数条,但在可见光的区域中只有4条光谱线,其余都在紫外光区域.故选项B,C,D正确,A错误.10.解析:根据莱曼系波长倒数公式=R,n=2,3,4,…可得λ=,n=2,3,4,…当n=2时波长最长,其值为λ===m=1.21×10-7m.当n=∞时,波长最短,其值为λ===m=9.09×10-8m.答案:1.21×10-7m9.09×10-8m。
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第3节氢原子光谱光谱1．光谱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10－10_g时就可以被检测到。
[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．光谱分析可以利用连续光谱。
(×)2．利用光谱分析可以鉴别物质。
(√)[释疑难·对点练]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，分析物质的最低量达10－10 g。
(2)应用：①应用光谱分析发现新元素；②鉴别物质的组成成分；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；③应用光谱分析鉴定食品优劣。
[特别提醒] 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。
[试身手]1．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：选B 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。
故选B。
氢原子光谱的实验规律、经典理论的困难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)巴耳末公式：1λ＝R(122－1n2)(n＝3,4,5，…)。
(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)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。
[辨是非](对的划“√”，错的划“×”)1．氢原子光谱的实验规律表明氢原子的光谱是连续光谱。
(×)2．由氢原子光谱的实验规律发现，经典物理学无法解释原子光谱的分立特征。
(√)[释疑难·对点练]1．氢原子的光谱从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图所示。
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。
巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式，该公式称为巴耳末公式：1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2(n ＝3,4,5,6，…)。
(1)公式中n 只能取整数，不能连续取值，波长也只会是分立的值。
(2)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。
[试身手]2．(多选)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：选AC 此公式只适用于氢原子光谱，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。
故A 、C 正确。
光谱和光谱分析[典例1] (多选))A ．太阳光谱和白炽灯光谱是线状谱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做出分析判断，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”。
[解析]选BC 太阳光谱是吸收光谱，A错误；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，B正确；光谱分析时，可利用线状谱或吸收光谱，不能用连续谱，C正确；由于月亮反射太阳光，其光谱无法确定月亮的化学组成，D错误。
氢原子光谱的实验规律[典例2] 巴耳末通过对氢原子光谱的研究总结出巴耳末公式1λ＝R⎝⎛⎭⎪⎫122－1n2(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．巴耳末依据氢光谱的分析总结出巴耳末公式D．巴耳末公式全面反映了氢原子发光的实际，其波长的分立值并不是人为规定的[解析]选C 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D错；巴耳末公式是根据当时已知的可见光中的部分氢原子谱线总结出来的，但它适用于整个巴耳末线系，故A错，C对；巴耳末公式中的n不能连续取值，反映了氢原子发光的分立特征，B错。
巴耳末公式的应用方法及注意问题(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只能取不小于3的整数，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来的，在紫外区的谱线也适用。
[课堂对点巩固]1．太阳光光谱中有许多暗线，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：选C 吸收光谱的暗线是连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的。
太阳光的吸收光谱应是太阳内部发出的强光经较低温度的太阳大气层时，某些波长的光被太阳大气层含有的元素原子吸收而产生的。
C正确。
2．(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．氢原子的发射光谱是线状谱C．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光D．氢原子光谱线的频率都相同解析：选BC 氢原子的发射光谱是线状谱，说明氢原子只能发出特定频率的光，但所有谱线的频率各不相同，A、D错误，B、C正确。
3．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：选C 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、构成物质不同而改变，C正确。
4．(多选)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发射光谱B．气体放电管发出的光，其谱线是线状谱C．光谱都可以用于物质成分的分析D．分析恒星光的光谱，可以确定该恒星的化学成分解析：选BD 太阳光谱是吸收光谱，气体放电管的光谱是线状谱，连续光谱不能用于物质成分的分析，恒星自身发光，其光谱为原子光谱，可用于光谱分析。
综上所述，B、D 正确。
[课堂小结] [课时跟踪检测十一]一、单项选择题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．作光谱分析时，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解析：选C 不同光源发出的光谱有连续谱，也有线状谱，故A、B错误；稀薄气体发出的光谱是线状谱，C正确；连续谱不可以鉴别物质和确定物质的化学组成，D错误。
2．关于特征谱线的说法正确的是( )①明线光谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线②明线光谱中的明线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不是特征谱线③明线光谱中的明线不是特征谱线，吸收光谱中的暗线是特征谱线④同一元素的明线光谱的明线与吸收光谱的暗线是相对应的A．只有① B．只有③C．只有①④ D．只有②④解析：选C 明线光谱和吸收光谱都是原子的特征谱线，且明线与暗线是一一对应关系。
故C正确。
3．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：选B 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，氢原子发出的光的波长与放电管的放电强弱无关，D错。
4．月亮的光通过分光镜所得到的光谱是( )A．连续光谱 B．吸收光谱C．明线光谱 D．原子光谱解析：选B 月亮的光是反射太阳的，太阳的光是吸收光谱。
故B正确。
5．氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的波长为λ1，波长次之为λ2，则λ1λ2为( )A.2027B.2720C.23D.32解析：选B 由1λ1＝R⎝⎛⎭⎪⎫122－1n2(n＝3,4,5，…)得：当n＝3 时，波长最长，1λ1＝R⎝⎛⎭⎪⎫122－132，当n ＝4时，波长次之，1λ2＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－142，解得λ1λ2＝2720，B 正确。
二、多项选择题 6．下列物质中产生线状谱的是( )A ．炽热的钢水B ．发光的日光灯管C ．点燃的蜡烛D ．极光解析：选BD 炽热的钢水、点燃的蜡烛能产生连续谱，发光的日光灯管能产生水银蒸气的线状谱，极光是宇宙射线激发的气体发光，能产生线状谱。
选项B 、D 正确。
7．通过光栅或棱镜获得物质发光的光谱，光谱( )A ．按光子的频率顺序排列B ．按光子的质量大小排列C ．按光子的速度大小排列D ．按光子的能量大小排列解析：选AD 由于光谱是将光按波长展开得到的，而波长与频率相对应，故A 正确；光子没有质量，各种色光在真空(或空气)中传播速度相同，B 、C 错误；由爱因斯坦的光子说，可知光子能量与光子频率相对应，D 正确。