第三节氢原子光谱
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
成才之路 ·高中新课程 ·学习指导 ·人教版 ·物理 ·选修3-5
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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高中物理人教版5第十八章原子结构3氢原子光谱 第十八章第3节氢原子光谱
第3节 氢原子光谱1.知道什么是光谱，能区别连续谱和线状谱，知道光谱分析的应用．2.知道氢原子光谱的实验规律． 3．知道经典电磁理论的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱的分立特征．一、光谱1．定义：按照光的波长和强度分布展开排列的记录，即光谱．2．分类：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．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．3．特征光谱：各种原子的发射光谱都是线状谱，说明原子只发射特定频率的光．不同原子发射的线状谱的亮线位置不同，说明不同原子发光频率是不一样的，因此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，这种方法叫做光谱分析． (2)优点：灵敏度高．1．(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．( ) 提示：(1)× (2)√ (3)× 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重要途径． 2．巴耳末公式：1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 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．2．(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)× (2)√ (3)× 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．3．(1)经典物理学很好地解释原子的稳定性．( )(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)×(2)√(3)×知识点一光谱和光谱分析1．光谱的分类2．太阳光谱(1)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；③应用光谱分析鉴定食品优劣．(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．我们能通过月球反射的日光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？ (2)能否利用反射光分析反射物的物质组成？[解析] 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，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．[答案] BC(1)太阳光谱是吸收光谱，是阳光透过太阳的高层大气层时而形成的，不是地球大气造成的．(2)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．(多选)关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是( )A ．发射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：选ACD.线状谱和吸收光谱都是原子的特征光谱，都可用来进行光谱分析，太阳光谱是吸收光谱．A 、C 、D 选项正确．知识点二 氢原子光谱的实验规律及应用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．3．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：1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2(n ＝3，4，5…)，该公式称为巴耳末公式．(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．4．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．对巴耳末公式的理解(多选)关于巴耳末公式1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2的理解，正确的是( ) A ．此公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的 B ．公式中n 可取任意值，故氢光谱是连续谱C ．公式中n 只能取大于或等于3的整数值，故氢光谱是线状谱D ．公式不但适用于氢光谱的分析，也适用于其他原子的光谱 [解题探究] 波长大小与n 的取值大小有何关系？[解析] 巴耳末公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的，故A 选项正确；公式中的n 只能取大于或等于3的整数值，故氢光谱是线状谱，B 选项错误，C 选项正确；巴耳末公式只适用于氢光谱的分析，不适用于其他原子光谱的分析，D 选项错误．[答案] AC巴耳末公式的应用已知氢原子光谱中巴耳末系第一条谱线H α的波长为 nm(普朗克常量h ＝×10－34J ·s ，真空中的光速c ＝3×108 m ·s －1)，求：(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． [思路点拨] (1)n ＝1时，λ＝ nm ，利用巴耳末公式求R . (2)R 已求，n ＝4时利用巴耳末公式求λ. (3)h 、c 已知，利用E ＝h cλ求E .[解析] (1)巴耳末系中第一条谱线为n ＝3时，即1λ1＝R ⎝⎛⎭⎫122－132 R ＝365λ1≈×107 m －1. (2)巴耳末系中第四条谱线对应n ＝6，则 1λ4＝R ⎝⎛⎭⎫122－162 λ4＝368××107 m ≈×10－7 m ＝ nm ε＝hν＝h cλ4≈×10－19 J.[答案] (1)×107 m －1 (2)×10－7 m(或 nm) ×10－19J氢原子光谱的几种线系的表示公式莱曼系1λ＝R ⎝⎛⎭⎫112－1n 2，n ＝2，3，4…(在紫外区) 巴耳末系1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2，n ＝3，4，5…(在可见光区)帕邢系1λ＝R ⎝⎛⎭⎫132－1n 2，n ＝4，5，6…(在红外区) 布喇开系1λ＝R ⎝⎛⎭⎫142－1n 2，n ＝5，6，7…(在近红外区)[随堂达标]1．(多选)下列说法正确的是( ) A ．发射光谱一定是连续谱B ．线状谱和暗线谱都可以对物质成分进行分析C ．霓虹灯发光形成的光谱是连续谱D ．巴耳末公式只适用于氢原子发光 答案：BD2．(2023·南通高二检测)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：选A.白炽灯发光属于炽热的固体发光，所以发出的是连续光谱． 3．(多选)下列说法中正确的是( )A ．进行光谱分析，可以用线状谱，也可以用吸收光谱B ．光谱分析的优点是非常灵敏而迅速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，就可以对前者的化学组成进行分析D ．摄下月球的光谱，可以分析出月球是由哪些元素组成的解析：选AB.由于每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．所以光谱分析可以用线状谱或者吸收光谱．月球的光谱是太阳的反射光谱，故不能分析月球是由哪些元素组成的．4．(多选)关于巴耳末公式，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实际，其波长的分立值并不是人为规定的解析：选CD.由于巴耳末是利用当时已知的、在可见光区的4条谱线作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发出若干特定频率的光，由此可知，选项C 、D 正确．5．(选做题)(2023·常州高二检测)氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为( ) B ．49解析：选A.由巴耳末公式1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2，n ＝3，4，5，… 当n ＝∞时，最小波长1λ1＝R 122①当n ＝3时，最大波长1λ2＝R ⎝⎛⎭⎫122－132② 由①②得λ1λ2＝59.[课时作业] [学生用书P90(独立成册)]一、单项选择题1．下列说法中正确的是( )A ．炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱B ．各种原子的明线光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明线光谱D ．甲物体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：选A.据连续光谱的产生知A 对；由于吸收光谱中的暗线和明线光谱中的明线相对应，但通常吸收光谱中看到的暗线要比明线光谱中的明线少，所以B 不对；气体发光也可以形成连续光谱，所以C 不对；甲物体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 不对，应选A.2．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．利用线状谱和吸收光谱都可以进行光谱分析，D 错误．3．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：选C.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应的元素．4．(2023·南京高二检测)关于物质的吸收光谱和明线光谱之间的关系，下列说法中正确的是( ) A ．吸收光谱和明线光谱的产生方法不同，它们的谱线互不相关 B ．吸收光谱和明线光谱的产生方法相同，它们的谱线重合 C ．明线光谱与吸收光谱都是原子光谱，它们的特征谱线相对应D．明线光谱与吸收光谱都可以用于光谱分析，以鉴别物质和确定化学组成解析：选D.吸收光谱和明线光谱的产生方法不同，同种物质吸收光谱中的暗线与它明线光谱中的明线相对应，A、B错误．明线光谱与吸收光谱都是原子的特征谱线，但是明线光谱是原子光谱，吸收光谱不是原子光谱，C错误．明线光谱和吸收光谱都可以进行光谱分析，D正确．5．对于巴耳末公式下列说法正确的是()A．所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应B．巴耳末公式只确定了氢原子发光的可见光部分的光的波长C．巴耳末确定了氢原子发光的一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光D．巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长解析：选C.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，故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，故B错误，C正确．6.(2023·湛江高二检测)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：选B.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还有其他元素．二、多项选择题7．要得到钠元素的特征谱线，下列做法中正确的是()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汽C．使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸汽D．使炽热固体发出的白光通过高温钠蒸汽解析：选BC.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汽时，某些波长的光被吸收产生钠的吸收光谱，C正确，D错误．8．(2023·哈尔滨高二检测)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解析：选BC.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，经典物理学无法解释原子的稳定性，并且原子光谱应该是连续的．氢原子光谱并没有完全否定经典电磁理论，而是要引入新的观念．故正确答案为B 、C.9．(2023·杭州高二检测)对原子光谱，下列说法正确的是( ) 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解析：选ACD.原子光谱为线状谱；各种原子都有自己的特征谱线；据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成．由此知A 、C 、D 说法正确，B 说法错误．10．关于太阳光谱，下列说法正确的是( ) A ．太阳光谱是吸收光谱B ．太阳光谱中的暗线，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C ．根据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成D ．根据太阳光谱中的暗线，可以分析地球大气层中含有哪些元素解析：选AB.太阳是高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，某些特定频率的光会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收，从而使我们观察到的太阳光谱是吸收光谱，因此，选项A 、B 正确．分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，由于地球大气层的温度很低，太阳光通过地球大气层时不会被地球大气层中的物质原子吸收，故选项C 、D 错误．三、非选择题11．氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的光子能量为E 1，其次为E 2，则E 1E 2为多少？解析：由1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2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，由E ＝h c λ得：E 1E 2＝λ2λ1＝2027.答案：202712．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有莱曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为1λ＝R ⎝⎛⎭⎫132－1n 2，n ＝4，5，6，…，R ＝×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少？n ＝6时，传播频率为多大？解析：(1)由帕邢系公式1λ＝R ⎝⎛⎭⎫132－1n 2 当n ＝6时，λ＝×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 ＝λν，得ν＝v λ＝c λ＝3×108×10－6 Hz ＝×1014 Hz. 答案：(1)×10－6 m (2)3×108 m/s ×1014 Hz。
第3节光谱 氢原子光谱(19张ppt)
三、氢原子光谱（最简单）的实验规律
气体放电管
三、氢原子光谱的实验规律
氢原子的光谱
三、氢原子光谱的实验规律
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：
三、氢原子光谱的实验规律
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：
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较白光低的气体后,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（与特征谱线中的明线一一相对应） 5 2011、6、12
线状谱（原子光谱、明
线光谱、特征谱线）
各种元素的吸收光谱
钠的发射 光谱 钠的吸收 光谱
D．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含
哪些元素
太阳的吸 收光谱
明线和暗线一一对应
钠蒸气
二、 光谱分析
来鉴别物质和确定物质的组成成分的方法.
（1）光谱分析法：根据特征光谱（明线光谱和吸收光谱）
（2）光谱分析法由基尔霍夫开创的.
（3）优点:灵敏度高. 10-10g
三、氢原子光谱（最简单）的实验规律
探究装置： 气体放电管: 玻璃管中的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.这样的装置叫做气体放电管.
n的两层含义： 第一：每一个n值分别对应一条谱线。 第二：n只能取正整数3，4，5······，不 能取连续值，说明了原子光谱波长的分立特性 （线状谱）。
三、氢原子光谱的实验规律
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：
18.3第三节氢原子光谱
能力提升 6.对巴耳末公式下列说法正确的是( ) A.所有氢原子的光谱的波长都与巴耳末公式相对应 B.巴耳末公式只能确定氢原子发光的可见光部分的光的波长 C.巴耳末公式确定了氢原子发光的一个线系的波长,其中既
有可见光,又有紫外线 D.巴耳末公式确定了各种原子发光中的波长 答案:C
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:太阳光谱是太阳光经过周围温度较低的大气层时,某些
频率的光被相应的元素的原子吸收,形成的吸收光谱,暗线 所对应的就是太阳大气层中存在着的元素,故C选项正确. 答案:C
连续的 C.由于原子都是由原子核和核外电子组成的,所以各种原子
的原子光谱是相同的 D.由于各种原子结构不同,所以各种原子的原子光谱也不相
同 答案:AD
第16第页1共6页39 页
解析:原子光谱是线状谱,光谱是一系列不连续的亮线,每条亮 线对应一个频率,原子光谱是由若干频率的光组成的,故A 选项正确,B选项错误;各种原子都有自己的特征谱线,不同 原子的特征谱线不同,故C选项错误,D选项正确.
得n 4.
答案:4
第22第页2共2页39 页
梯度练习 基础强化 1.对于线状谱,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.每种原子在不同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相同 D.两种不同的原子发光的线状谱可能相同 答案:C
第23第页2共3页39 页
第34第页3共4页39 页
A.a元素 C.c元素 答案:B
B.b元素 D.d元素
第35第页3共5页39 页
9.关于太阳光谱,下列说法正确的是( ) A.太阳光谱是吸收光谱 B.太阳光谱中的暗线,是太阳光经过太阳大气层时某些特定
第三节：氢原子光谱上课
人教版物理·选修3-5
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2．几种光谱的比较
比较 光谱
产生条件
光谱形式
应用
一些不连续的明线组成，
线状光谱 稀薄气体发光形成的光谱 不同元素的明线光谱不同 可用于光谱分析
(又叫特征光谱)
炽热的固体、液体和高压 连续分布，一切波长的光
连续光谱
不能用于光谱分析
气体发光形成的
都有
人教版物理·选修3-5
探究一：光谱分析法
（二）线状谱
1、实验器材
2、实验结果
探究一：光谱分析法
（二）线状谱
稀薄气体
金属蒸气
探究一：光谱分析法
4、不同线状谱的异同：
（1）各种原子的发射光谱都是 线状谱 （2）原子只发射几种特定频率 的光 （3）不同原子的发光频率是 不一样的
探究一：光谱分析法 思考：烟花中的五颜六色是什么原理呢？
这个公式打开了光谱奥秘的大门。找到了译解原子“密 码”的依据。
探究三：经典理论的困难
• 1、矛盾一：无法解释原子的稳定性 • 2、矛盾二：无法解释原子光谱的分立性
核外电子绕核运动
辐射电磁波
电子轨道半径连续变小
原子不稳定
事实上： 原子是稳定的
辐射电磁波频率连续变化
辐射电磁波频率只是 某些确定值
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第一：每一个n值分别对应一条谱线。 n的两层含义：
第二：n只能取正整数3，4，5······，不能 取连续值，说明了原子光谱波长的分立特 性（线状谱）。 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.
探究二：氢原子光谱的实验规律
三、实验结论：
高中物理选修3-5课件-第十八章氢原子光谱(22张)-PPT优秀课件
15
高中物理选修3-5课件：第十八章 第3节 氢原子光谱(共22张PPT)
课前自主梳理
课堂互动探究
课堂小结
高中物理选修3-5课件：第十八章 第3节 氢原子光谱(共22张PPT)
氢原子光谱的实验规律与经典电磁理论的困难 [要点归纳] 1.氢原子光谱：氢原子光谱呈现分立的明线条纹，在可见光区内，由右向左，相邻
光谱发射光谱连线续状谱谱 吸收光谱
光谱和光谱分析
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课前自主梳理
课堂互动探究
课堂小结
2.几种光谱的比较
比较 光谱
产生条件
光谱形式及应用
稀薄气体发光形成的 一些不连续的明线组成，不同元素的明线光
线状光谱
光谱
谱不同(又叫特征光谱)，可用于光谱分析
炽热的固体、液体和 连续光谱
高压气体发光形成的
连续分布，一切波长的光都有
课堂小结
高中物理选修3-5课件：第十八章 第3节 氢原子光谱(共22张PPT)
[精典示例] [例 2] (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(212－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 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。 答案 CD
第3节 氢原子光谱
学习目标
核心提炼
1.了解光谱、连续谱和线状谱等概念。 3个概念——光谱
2.知道氢原子光谱的实验规律。 3.知道经典物理学的困难在于无法解释原子的稳定性和光 线状谱
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 ~
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：
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。
第3节 光谱 氢原子光谱
第3节光谱氢原子光谱学习目标核心提炼1.了解光谱、连续谱和线状谱等概念。
3类光谱——连续光谱、发射光谱、吸收光谱1个实验规律——氢原子光谱的实验规律2.知道氢原子光谱的实验规律。
3.识记巴尔末公式。
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。
一、光谱的几种类型和光谱分析的应用1.光谱的定义：复色光通过棱镜后，分解为一系列单色光，而且按波长长短的顺序排列成一条光带，称为光谱。
2.光谱的分类和比较光谱分类产生条件光谱形式发射光谱连续谱炽热固体、液体和高压气体发光形成连续分布，一切波长的光都有线状谱(原子光谱)稀薄气体发光形成一些不连续的亮线组成，不同元素谱线不同吸收光谱炽热的白光通过温度较低的气体后，某些波长的光被吸收后形成用分光镜观察时，见到连续谱背景上出现一些暗线与这种原子的线状谱对应各种原子的发射光谱和吸收光谱都是分立的谱线，称为线状谱。
对于同一种原子，线状谱的位置相同，不同原子的谱线位置不同，这样的谱线叫原子光谱，它只决定于原子的内部结构。
4.光谱分析(1)由于原子发光的频率只与原子结构有关，因此可以根据其光谱来鉴别物质的化学组成，这种方法叫做光谱分析。
(2)可用于光谱分析的光谱：明线光谱和吸收光谱。
思考判断(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。
( )(4)稀薄气体发光形成的光谱是线状谱。
( )答案 (1)× (2)√ (3)× (4)√二、氢原子光谱1.巴尔末公式(1)巴尔末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式：1λ＝R H ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2(n ＝3，4，5，6…)，该公式称为巴尔末公式。
式中R H 叫做里德堡常数，实验值为R H ＝1.10×107 m －1。
(2)巴尔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。
巴尔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。
第三节氢原子光谱
R(
1 22
1 n2
)
n=3，4，5，6……
其中R称为里德伯常量
R 1.097 10 m 对于氢原子
7
-1
注意表达的顺序,因为不同
的原子,该常数也不同.
氢原子光谱的实验规律
H
H H H
H
656.3n m 486.1n m 434.1nm 410.2nm 364.6nm
n=3
n=4
不同的m对应不同的谱系；当m一定时，每 T (n)
式中
T
(m)
R m2
，
T
(n)
R n2
称为光谱项
６、原子光谱
氢原子光谱只是众多原子光谱中最简单的一种，下图列出 了钠、氦和汞等原子的光谱。
科学家观察了大量的 原子光谱，发现每种原子都有 自己特定的原子光谱。不同的原子，其原子光谱均不相同， 因而，原子光谱被称为原子的“指纹”。我们可以通过对 光谱的分析鉴别不同的原子，确定物体的化学组成并发现 新元素。
1 R( 42
1 n2
)
n=5，6，7，8……
普丰德系（红外区）1 R( 1 1 ) n=6，7，8，9……
52
n2
简称为莱巴帕布普. 请标出课本图3-3-4中帕邢系的4.5.6.7;强调n越小,波长越大
3、广义巴尔末公式
1
1 R( m2
1 n2 )
式中 m与n都是正整数，且 n > m.
莱区 用曼发一系现个（了简紫氢单原的外子公区的式）其表他示1线。系，R这(些11线2 系也n和12巴)耳n末=系2，一3样，可4，以5，…
第3节氢原子光谱
能级图2
n (量子数 )
∞
E (能级 )
0 eV
(第二 激发态)
原一34量子一）在的对与某吸状应两收态的个的确与。光定电子能子（级的能间轨量辐）道射EE是、出34（（相来能--10同的..级58的光15都ee。VV子））是（10..96能86eeVV
(第一
1、定态：原子只能处于一系列不 连续的能量状态，在这些状态中 原子是稳定的， 电子虽然绕核高 速旋转，但并不向外辐射能量， 这种状态叫定态。
氢原子的能级公式
En
1 n2
E1
2、跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定 态时，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 Em En
光谱分析
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的化学 组成。这种方法叫做光谱分析。
原子光谱的不连续性反映出原子结构 的不连续性，所以光谱分析也可以用于探 索原子的结构。
各种光谱的特点及成因：
｛ 发
射
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
B.只有②正确 D.只有④正确
答案：ABC
2、氢原子的核外电子，在由离核较远的 可能轨道跃迁到离核较近的可能轨道的 过程中
A、辐射光子，获得能量 B、吸收光子，获得能量 C、吸收光子，放出能量 D、辐射光子，放出能量
答案：D
3、在玻尔的原子模型中，比较氢原子所 处的量子数n=1及n=2的两个状态，若 用E表示氢原子的能量，r表示氢原子核 外电子的轨道半径，则
激发态) 2
E2（-3.4eV）
放出？
10.2eV
第二章 第3节 光谱 氢原子光谱
第3节光谱__氢原子光谱一、光谱的几种类型及光谱分析的应用1．光谱复色光通过棱镜分光后，分解为一系列单色光，这些单色光按波长长短的顺序排列成的光带。
2．发射光谱(1)发射光谱：由发光物质直接产生的光谱。
①连续谱：由波长连续分布的光组成。
②明线光谱：光谱是一条条的亮线。
(2)产生：炽热的固体、液体及高压气体发光产生的光谱一般是连续谱，而稀薄气体发光产生的光谱多为明线光谱。
3．吸收光谱复色光通过某种炽热蒸气后，某些特定频率的光被吸收而出现暗线，这样的光谱称为吸收光谱。
4．光谱分析的应用(1)光谱分析：根据原子光谱来鉴别物质的化学组成中是否存在这种原子，含量的多少等，这种方法叫做光谱分析。
(2)应用：分析物质的组成，灵敏度高。
[特别提醒]同一原子的明线光谱中的明线与吸收光谱中的暗线相对应，这样的特征仅由原子决定。
二、氢原子光谱1．氢原子光谱巴尔末公式λ＝B n2n2－4(n＝3,4,5,6) 2．广义巴尔末公式1λ＝R H(1m2－1n2)(m＝1,2,3…，n＝m＋1，m＋2，m＋3，…)其中R H称里德伯常量。
1．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。
()(4)巴尔末公式反映了氢原子发光的连续性。
()(5)巴尔末依据氢原子光谱的分析总结出巴尔末公式。
()答案：(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√2．思考：能否根据巴尔末公式计算出对应的氢光谱的最长波长？提示：能。
氢光谱的最长波长对应着n＝3，代入巴尔末公式便可计算出最长波长。
1.(1)连续谱：①产生：炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱，如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续谱。
②特点：其光谱是连在一起的光带。
(2)线状谱：①产生：由单原子气体或金属蒸气所发出的光为线状光谱，因此也叫原子光谱。
稀薄气体发射光谱也是线状谱。
人教版高中物理选择性必修三 第4章第3节氢原子光谱和玻尔的原子模型 课件
四、玻尔原子理论的基本假设
假说3：频率条件（跃迁
假说）
吸
收
基光
子
态
针对原子光谱是线状
谱提出
电子克服库仑力做功增大电
势能，
激
n
E∞
5
4
3
E
5E
4
E
原子的能量增加
跃
发
辐
电子所受库仑力做正功减小电
迁
射
势能，
原子的能量减少
光
子
3
2
E
2
态
= − （
> ）
激
发
态
1
E
1
基
态
新知讲解
五、玻尔理论对氢光谱的解释
光谱研究是探索原子结构的一条重要途径。
氢气光
谱管
分光
镜
高压电
源
新知讲解
二、氢原子光谱的实验规律
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。
新知讲解
二、氢原子光谱的实验规律
新知讲解
二、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。
7 m−1
4
N=
5
N=
6
帕邢系（红
外线）
布喇开系
逢德
系
成功解释了
氢光谱的所
有谱线
新知讲解
五、玻尔理论对氢光谱的解释
新知讲解
五、玻尔理论对氢光谱的解释 Nhomakorabea新知讲解
五、玻尔理论对氢光谱的解释
新知讲解
五、玻尔理论对氢光谱的解释
1.从高能级向低能级跃迁
人教版高中物理选修3-5第18章第3节氢原子光谱(共16张PPT)
二、氢原子光谱
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
1
1 R( 22
1 n2
) n
3, 4,5,...
巴耳末公式 R=1.10107m1 里德伯常量
三、卢瑟福模型的难
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
第三节 氢原子光谱
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
分光镜原理分析
标度管
一、光谱
光谱是用光栅或棱镜可以把光按波长展开， 获得光按波长（或频率）成分和强度分布 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：连续光谱和线状光谱。 （简称连续谱和线状谱）
光谱管
高压电源
各种元素都只能发出具有本身特征的某些波长的光， 线状谱的谱线也叫原子的特征谱线。
2 .吸收光谱
①定义：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。
②实验表明，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 与明线相对应，也是原子的特征谱线。
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
③产生：太阳的光谱是吸收光谱。
氢气的吸收光 谱 氢气
（4）光谱分析
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的化学组成。这种 方法叫做光谱分析。 原子光谱的不连续性反映出原子结构的不连 续性，所以光谱分析也可以用于探索原子的结 结构。
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5.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。 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。
红
绿
巴末耳（瑞士中学数学老师）的研究
巴末耳公式
波数
N > 6 的符合巴耳末公式的光谱线（大部分在紫外区，看不见）
巴耳末系 人们把一系列符合巴耳末公式的光谱线统称为巴耳末系
适用区域： 可见光区、紫外线区
氢原子光谱的其他线系
紫 外 线 区莱曼线系1R来自1 121 n2
n 2 ， 3 ,4 ,
红 外 帕邢系 区
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。
是否所有物质发的光都是这样的光谱？
观察氢原子的光谱实验：
装置： 氢气光谱管
分光镜
高2压~发3k生v器
4.氢气发光时的光谱
光谱特点：
（1）不连续，只是些亮线组成 （2）不同色，每种颜色对应着一种波长 （3）不等距，相邻两种光的波长间距不相同
对应一个m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 m2
,
T
(n)
R n2
T(m),T(n)称为光谱项。
1 T(m)T(n)
【单选】白炽灯发光产生的光谱是 （ A）
• A.连续光谱 • B.线状谱 • C.原子光谱 • D.吸收光谱
练习
计算氢原子中巴耳末系 的最短波长和最长波长各是 多少？
射
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 连续光谱 光形成的
谱
光谱的形式：连续分布，一切波长的光都有
光
｛ 线状光谱 产生条件：稀薄气体发光形成的光谱
（原子光谱） 光谱形式：一些不连续的明线组成，不同
谱
元素的明线光谱不同（又叫特征光谱）
定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的 吸 光谱 收 光 产生条件：炽热的白光通过温度较白光低的气体后， 谱 再色散形成的
1
R
1 32
1 n2
n 4 ,5 ,6 ,
还 有 三
布喇开系
1
R
1 42
1 n2
n 5 ,6 ,7 ，
个 线 系
普丰特系
1
R
1 52
1 n2
n 6 ,7 ， 8 ，
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：
1
R
m12
n12
其 中
m1,2,3
n m 1 ,m 2 ,m 3 ,
二、光谱分类：
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。
2.吸收光谱：
特点：在连续光谱上 缺失了某些成份的光
此光谱图有何特点？
成因：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。
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）
三、光谱分析
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化学组成。这种方法叫做 光谱分析。
原子光谱的不连续性反映出原子结构的不连 续性，所以光谱分析也可以用于探索原子的结构。
四、氢原子光谱
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
一、光谱
1.光谱：全称是光学频谱，是复色光通过色散系 统（如棱镜）进行分光后，依照光的波长（或频 率、能量）的大小顺次排列形成的图案。
2.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。
连续光谱：
3.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。
复习 汤姆生通过阴极射线管，发现了电子 并测出其比荷。
实验结果 绝大多数的粒子沿 着原来方向前进 少数粒子发生较大 偏转 极少数偏转超过90度 个别几乎达到180度
复习
原子的中心有一个 带正电的原子核， 它几乎集中了原子 的全部质量，而电 子则在核外空间绕 核旋转。
§2.3 氢原子光谱
早在17世纪，牛顿就发现了日光通过三 棱镜后的色散现象
3.发射光谱与吸收光谱的对应关系：
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。
太阳的光谱是？ 吸收光谱
学案 P 85 七
各种光谱的特点及成因：
｛ 发