第三节氢原子光谱

2

B
n
B 2
n
令 R 4
B
为里德伯常数 R 1 . 0967758 10 7 m 1
1 1 R 2 2 n 2 ~
巴尔末公式
n 3 ,4 ,5 ,
氢原子光谱的其它谱线，也先后被发现。一个 在紫外区，由莱曼发现，还有三个在红外区，分别 由帕邢、布喇开、普方德发现。
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
n 4 ,5 ,6 ,
1 1 R 2 2 n 4 ~
n 5 , 6 , 7，
普方德系 ：
1 1 R 2 2 n 5 ~
n 6 , 7，， 8
帕邢系
普方德系
莱曼系
巴尔末系
布拉开系
氢原子光谱不是不相关的，而是有内在联系的 。表现在其波数可用一普遍公式来表示：
一、光谱及其分类
2 、线状光谱:只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线 光谱例如:稀薄气体或金属的蒸气发射的光谱是线状光谱.
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,因此线状光谱的谱线 也叫原子特征谱线(相当于原子的身份证).
一、光谱及其分类
（二）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 吸 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 形成的 谱
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）
卢瑟福原子核式模型无法解释氢原子光谱的规律。
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
任一条谱线的波数都等于该元素所固有的许多光 谱项中的两项之差， 这是里兹在1908年发现的。
四、经典理论的困难
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，作加速运动，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。
2
, T (n)
R n
2
1 1 R 2 2 n m ~
~ 有： T ( m ) T ( n )
T ( m ), T ( n ) 称为光谱项
。 氢原子光谱的规律： 1）光谱是线状的，谱线有一定位置。这就是说，谱 线有确定的波长值，而且彼此是分立的。 2）谱线间有一定的关系，例如谱线构成一个谱线系 ，它们的波长可以用一个公式表达出来，不同系的 谱线有些也有关系，例如有共同的光谱项。 3）每一谱线的波数都可以表达为二光谱项之差： ~ T ( m ) T ( n ) （里兹合并原理）
B
n
2 2 2
n 2
( n 3 ,4 ,5 ,6 , )
B 364 . 57 nm
三、氢原子光谱的实验规律
当 n=3，4，5，6,为四条可见光谱线H、Hb、Hg、Hd Ha： 红色 656.210nm； Hg ： 青色 434.010nm；
H
Hb ：深绿 486.074nm Hd ；紫色 410.120nm
第三节氢原子光谱
安陆市第一高级中学
知识回顾
关于原子的结构，人们提出各种不同的模型，经公 认的是1911年卢瑟福在 粒子散射实验基础上提出的核 式结构，即原子是由带正电的原子核和核外作轨道运动 的电子组成。 卢瑟福原子有核模型： ① 原子的中心是原子核，几乎占有原子的 全部质量，集中了原子中全部的正电荷。 ② 电子绕原子核旋转。 ③ 原子核的体积比原子的体积小得多。 原子半径~10-10m，原子核半径10-14 ~10-15m
三、氢原子光谱的实验规律
紫外 莱曼系：
1 1 R 2 2 n 1 ~
~ R 1 2
2
n 2， , 4 , 3
n 3 ,4 ,5 ,
可见光 巴尔末系： 红外区：

1 2 n
帕邢系 ：
布喇开系 ：
1 1 R 2 2 n 3 ~
思考: 同种原子,其发射光谱与吸收光谱有什么特点?
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。
二、光谱分析：
1、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 化学组成。这种方法叫做光谱分析。 2、光谱分析的的原理：利用发射光谱和吸收光 谱。 3、光谱分析的优点：非常灵敏而且迅速。 4、光谱分析的应用：发现新元素和研究天 体的化学组成。
1 1 R 2 2 （广义巴尔末公式） n m ~
式中： 1 , 2 , 3 m
n取从(m+1)开始的正整数，即
n m 1, m 2 , m 3 ,
对应一个m就构成一个谱线系。 每一谱线的波数都等于两项的差数。
令： T ( m )
R m
高温物体发出的白光(其中包括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.
此光谱图有何特点？ 连续光谱：
思考: 太阳的光谱是什么光谱??
解释:从太阳内部发出的白光温度高于太阳表面大气的温 度。所以当阳光穿过太阳大气层时．首先穿过的是太阳 大气层,某些波长(频率)的光就被太阳大气层中所含的元素 吸收了。但当阳光通过宇宙空间传到地球表面的大气层 中，比较而言，地球大气吸收能力比较差，一般不能在 太阳可见光谱线中形成吸收谱，所以太阳光在通过地球 大气层时不会被吸收。
H Hg Hd
5
当n=7，8，9，10，为四条紫外部分谱线。
b
H
氢原子巴尔末线系
n 3 656 . 3
4

486 . 3
364 . 56 nm
1890 年瑞典物理学家里德伯提出了一个用波数 表示的氢原子光谱公式。
三、氢原子光谱的实验规律
波数：单位长度内所包含的完整波形数目。
4 1 1 ~ 1 1 n 4 2 2 2
三、氢原子光谱的实验规律
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。 很早，人们就发现氢气放电管获得的氢原子光谱 ，在可见光范围内有四条谱线。 H： 红色 656.210nm； Hb ；深绿 486.074nm Hg ： 青色 434.010nm； Hd ；紫色 410.120nm 1885 年瑞士数学家巴耳末把氢原子在可见光的谱 线归纳为巴耳末公式： 巴尔末公式 常数
一、光谱及其分类
（一）物体直接发射产生的光谱称之为发射光谱. 包括连续光谱和线状光谱.
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。
连续光谱：
是否所有物质发的光都是这样的连续的光谱？
课堂小结：各种光谱的特点及成因：
谱发 射 光 连续光谱
定义：由发光体直接产生的光谱
｛
产生条件：炽热的固体、液体和高压气体发光形成的 光谱的形式：连续分布，一切波长的光都有 产生条件：稀薄气体发光形成的光谱
光 谱
线状光谱
来自百度文库（原子光谱）
｛
光谱形式：一些不连续的明线组成，不同元素的明 线光谱不同（又叫特征光谱）
原子核式结构模型的建立，只肯定了原子 核的存在，但还不知道原子核外电子的情况。
原子中，电子轨道是怎样的？
一、光谱及其分类
19世纪80年代，光谱学的发展，使人们意识到光谱 规律实质是显示了原子内在的机理。
光谱是通过棱镜把光（不论是在可见光区域还是在不可 见光区域）按波长展开，得到波长（频率）和强度分布 的记录。