3-3 氢原子光谱-【创新设计】2019版同步课堂讲义物理（粤教版选修3-5）

第三节　氢原子光谱 [目标定位]　1.了解氢原子光谱的特点.2.知道巴耳末公式及里德伯常量.3.了解原子光谱及光谱分析的应用． 一、巴耳末系 1．氢光谱的获得 在充有稀薄氢气的放电管两极间加上2～3 kV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． 2．光谱的特点 (1)氢原子光谱在可见光区内有四条谱线，这些谱线是几条分立的亮线． (2)氢原子受激发只能发出几种特定频率的光． 3．氢原子光谱的实验规律 氢原子在可见光区的四条谱线的波长可用一个简单的公式——巴耳末公式表示：)，n＝3,4,5，6…，式中的常数R称为里德伯常量．－＝R( 二、氢原子光谱的其他线系 自从发现巴耳末系后，人们又在紫外区、红外区及近红外区发现了氢原子的其他线系，分别是莱曼系、帕邢系、布喇开系、普丰德系，这些线系统一的公式为：称为光谱项． ，T(n)＝＝T(m)－T(n)，式中T(m)＝，式中m、n均为正整数，且n>m，此式称为广义巴耳末公式，也可以表示为＝R 三、原子光谱[来源:学科网] 1．原子光谱：某种原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的光谱，这种光谱称为原子光谱． 2．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． 3．通过对光谱的分析可鉴别不同的原子，确定物体的化学组成并发现新元素． 预习完成后，请把你疑惑的问题记录在下面的表格中 问题1 问题2 问题3 [来源:Zxxk.Com][来源:学科网] 一、氢原子光谱的实验规律 1．氢原子的光谱 从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图1所示． 图1 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： ) ，n＝3,4,5…该公式称为巴耳末公式． －＝R( (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． 【例1】　在氢原子光谱的紫外区的谱线系中有多条谱线，试利用莱曼系的公式，n＝2,3,4，…，计算紫外线的最长波和最短波的波长(R＝1.097×107m－1)． ＝R 答案　1.21×10－7 m　9.10×10－8 m 解析　根据莱曼系公式： ，n＝2,3,4…＝R 可得λ＝ 当n＝2时波长最长，其值为 λ＝ m ＝＝ ≈1.22×10－7 m. 当n＝∞时，波长最短，其值为 λ＝ m≈9.12×10－8 m.[来源:学*科*网Z*X*X*K]＝＝ 借题发挥　在计算氢原子发出的某一线系的光的波长时，需首先明确为哪一线系，选用相应的公式)，n的取值只能为整数且大于a.－＝R( 针对训练1　(多选)下列关于巴耳末公式的理解，正确的是(　　) ＝R 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 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4条谱线中得到的，只适用于氢原子光谱的分析，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． 二、光谱及光谱分析 1．光谱分类 (1)发射光谱——物体直接发出的光通过分光后产生的光谱．它分为连续谱和明线光谱(线状谱)． ①连续谱——由连续分布的一切波长的光组成的光谱．炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱，如灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续谱． ②线状谱——只含有一些不连续的亮线的光谱．各种原子的发射光谱(由稀薄气体发出)都是线状谱．每种原子都有自己的特征谱线，不同元素线状谱不同．[来源:学科网ZXXK] (2)吸收光谱——高温物体发出的白光通过温度较低的物质时，某些波长的光被该物质吸收后产生的光谱．这种光谱的特点是在连续的背景上有若干条暗线．这些暗线与特征谱线相对应．[来源:学科网ZXXK] 2．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． (2)可用于光谱分析的光谱：线状谱和吸收光谱． 3．太阳光谱的特点 (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)产生原因：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． 【例2】　(多选)关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是(　　) A．太阳光谱和白炽灯光谱都是连续谱 B．霓虹灯产生的是线状谱 C．进行光谱分析时，只能用明线光谱 D．同一元素吸收光谱的