氢原子光谱课件

1 1 1.10 10 ( 2 － 2 ), 2 n
7
1 1 1 1 Baidu NhomakorabeaR( 2 － 2 )， 9 2 n 397.12 10
解得n=7。
答案:7
【补偿训练】 1.(多选)巴耳末通过对氢光谱的研究总结出巴耳末公 式
1 1 1 R( 2 2 ) (n=3,4,5…),对此,下列说法正确的是 2 n
4.光谱分析: (1)优点:灵敏度高,分析物质的最低量达10-10g。 (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。
【典例示范】(多选)下列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线状谱
2.(多选)(2016·临沂高二检测)下列关于光谱的说法正 确的是 ( )
A.连续光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.连续光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对吸收光谱的暗线 分析,可鉴定物质成分
【解析】选C、D。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
(
)
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】选C、D。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,由此可知,C、D正确。
导体 导电时会_____ 发光 。这样的装置叫作___________ 气体放电管 。 成_____,
3.巴耳末公式:
1
R(
1 1 ) 2 2 2 n
(n=3,4,5…)
其中R叫里德伯常量,其值为R=1.10×107m-1。
4.巴耳末公式的意义:以简洁的形式反映了氢原子的线 分立 特征。 状光谱,即辐射波长的_____
【归纳总结】 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了下面的 公式:
1 1 1 R( 2 2 )(n=3,4,5 …),该公式称为巴耳末公式。 2 n
【判一判】
(1)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。 ( )
(2)稀薄气体的分子在强电场的作用下会变成导体并发
光。
(
)
(3)巴耳末公式中的n既可以取整数也可以取小数。
(
)
提示：(1)×。光是由原子内部的电子运动产生的,光 谱研究是探索原子内部结构的一条重要途径。 (2)√。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,导电时会 发光。 (3)×。巴耳末公式中的n只取整数,不能连续取值。
三、经典理论的困难 原子核 的存在, 1.核式结构模型的成就:正确地指出了_______ α 粒子 散射实验。 很好地解释了_______ 稳定 2.经典理论的困难:经典物理学既无法解释原子的_____ 性 又无法解释原子光谱的_________ 分立特征 。 ___,
【判一判】
(1)经典物理学很好地解释原子的稳定性。
【解析】选C。每种原子都有自己的结构,只能发出由 内部结构决定的特征谱线,不会因温度、物质不同而改 变,C正确。
知识点二 思考探究:
氢原子光谱的规律和应用
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)氢原子光谱的谱线波长具有什么规律?
提示：(1)氢原子光谱从左向右谱线间的距离越来越大。 (2)氢原子光谱的谱线波长符合巴耳末公式。
所以选项C正确;煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯 产生的光谱都是线状谱,选项B正确。
【过关训练】 1.(多选)下列光谱中属于原子光谱的是 A.太阳光谱 B.放电管中稀薄汞蒸气产生的光谱 C.白炽灯的光谱 D.酒精灯中燃烧的钠蒸气所产生的光谱 ( )
【解析】选B、D。放电管中稀薄汞蒸气产生的光谱,燃 烧的钠蒸气产生的光谱分别是由汞蒸气、钠蒸气发光 产生的,均是原子光谱,故选项B、D对。
【正确解答】选B、C。太阳光谱中的暗线是太阳发出
的连续谱经过太阳大气层时产生的吸收光谱,正是太阳
发出的光谱被太阳大气层中存在的对应元素吸收所致 , 白炽灯发出的是连续谱,选项A错误;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 析鉴别月球的物质成分,选项D错误;光谱分析只能是线 状谱和吸收光谱,连续谱是不能用来进行光谱分析的,
能解释原子世界的现象,必须引入新的概念。
知识点一 思考探究:
对光谱和光谱分析的理解
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、氢光谱、钡光谱的特征相同 吗?
提示：(1)钨丝白炽灯的光谱是连在一起的光带,叫连 续光谱;其他三种光谱是一条条的亮线,叫线状谱。 (2)铁电极弧光灯的光谱、氢光谱、钡光谱的特征不同。
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。
【补偿训练】
1.(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 )
B.煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都 是线状谱 C.进行光谱分析时,可以用线状谱,不能用连续光谱 D.我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分
【解题探究】 (1)光谱分析应当使用什么光谱线? 提示：光谱分析应当使用原子的特征谱线,而不能使用 连续光谱。 (2)能否利用反射光分析反射物的物质组成? 提示：不能,反射光反映的是发光物体的特征。
(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。
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。
【典例示范】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。
【解题探究】 (1)试写出巴耳末公式的表达式。 提示：
【解析】选A、B、D。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。
2.(2016·沈阳高二检测)不同元素都有自已独特的光谱 线,这是因为各元素的 A.原子序数不同 C.激发源能量不同 ( ) B.原子质量数不同 D.原子能级不同
【归纳总结】 1.光谱的分类: (1)发射光谱:物质发光直接获得的光谱,分为连续光谱 和线状光谱(或原子光谱)。 (2)吸收光谱:连续光谱中某些波长的光被物质吸收后 产生的光谱。
2.几种光谱的比较:
比较
光谱
产生条件
光谱形式
应
用
线状光谱
连续光谱
一些不连续的 明线组成,不同 可用于 稀薄气体发光 元素的明线光 光谱分 形成的光谱 谱不同(又叫特 析 征光谱) 炽热的固体、 不能用 连续分布,一切 液体和高压气 波长的光都有 于光谱 体发光形成的 分析
(
(
)
)
(2)经典物理学无法解释原子光谱的分立特征。
(3)经典物理学可以很好地应用于宏观世界,也能解释
原子世界的现象。 ( )
提示：(1)×。经典物理学不能解释原子的稳定性。
(2)√。按照经典物理学原子光谱应该是连续的,无法
解释原子光谱的分立特征。 (3)×。经典物理学可以很好地应用于宏观世界,但不
【解析】当n=5时,由巴耳末公式有 1 ＝R（ 12 － 12 ）， 则λ =
1 1 ＝ m 7 0.21R 0.21 1.10 10
=4.33 ×10-7m。

2
5
答案:4.33×10-7m
2.【典例示范】中若氢原子光谱的谱线波长为 397.12nm,则n等于什么? 【解析】由巴耳末公式有
1 1 1 R( 2 2 ) 2 n
(n=3,4,5…)。
(2)波长大小与n的取值大小有何关系? 提示：巴耳末公式中n的取值越小,对应的波长越长;n 的取值越大,对应的波长越短。
【正确解答】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,
1 1
1 1 7 =1.10×10 ×( 2 2 2 3
比较
光谱
产生条件
光谱形式
应
用
炽热的白光 通过温度较 吸收光谱 白光低的气 体后,再色散 形成的
用分光镜观察时,见 可用于 到连续光谱背景上 光谱分 出现一些暗线(与特 析 征谱线相对应)
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 就形成了连续谱背景下的暗线。
特征谱线 可以鉴别物质和确定物 4.应用:利用原子的_________, 组成成分 这种方法称为_________, 光谱分析 它的优点是灵 质的_________, 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。
【判一判】
(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。 ( )
)m-1
解得λ1=6.55×10-7m。
当n=∞时,波长最短,
λ=
4 4 m 7 R 1.1 10
1 1 1 1 R( 2 2 ) R ， 2 n 4
=3.64×10-7m。
答案:当n=3时,波长最长为6.55×10-7m 当n=∞时,波长最短为3.64×10-7m
【过关训练】 1.(拓展延伸)【典例示范】中根据巴耳末公式计算当 n=5时氢原子光谱线的波长。
(2)可以利用光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成
分。
(
)
提示：(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,因此这些亮线称为原子的特
征谱线。 (2)√。因为每种原子都有自己的特征谱线,所以可以
利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分。
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 原子结构 的一条重要途径。 此光谱研究是探索_________ 2.气体放电管:玻璃管中稀薄气体的分子在强电场的 电离 成为自由移动的正负电荷,于是气体变 作用下会_____,
3 氢原子光谱
一、光谱 光栅 或棱镜可以把各种颜色的光按_____ 波长 展 1.定义:用_____ 强度分布 的记录。 开,获得光的波长(频率)和_________ 亮线 。 2.分类:(1)线状谱:光谱是一条条的_____ 连在一起 的光带。 (2)连续谱:光谱是_________
线状谱 说明 3.特征谱线:各种原子的发射光谱都是_______, 特定频率 的光,不同原子的亮线位置 原子只发出几种_________ 不同 说明不同原子的_________ 发光频率 不一样,光谱中的亮线 _____, 特征谱线。 称为原子的________
【解析】选D。由于不同元素的能级差不同,当原子从 高能级向低能级跃迁时放出光子的能量等于前后两个 能级之差。由于原子的能级是分立的,所以放出光子的 能量也是分立的,故每种元素都有自己独特的光谱线, 故A、B、C错误,D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