第18章 3 氢原子光谱-【步步高】2019版学案导学与随堂笔记物理（人教版选修3-5）江苏

3　氢原子光谱 [学习目标]　1.知道什么是光谱，能说出连续谱和线状谱的区别.2.能记住氢原子光谱的实验规律.3.能说出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、光谱和光谱分析 [知识梳理] 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：光谱是一条条的亮线． (2)连续谱：光谱是连在一起的光带．[来源:学|科|网Z|X|X|K] 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10－10 g时就可以被检测到． 二、氢原子光谱的实验规律 [导学探究]　如图1所示为氢原子的光谱． 图1 (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：＝R(－)，n＝3,4,5，… [知识梳理][来源:学科网ZXXK] 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：＝R(－)(n＝3,4,5，…)，该公式称为巴耳末公式．式中R叫做里德伯常量，实验测得的值为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． 三、经典理论的困难 [导学探究]　卢瑟福的核式结构模型很好地解释了α粒子散射实验，核外的电子绕核高速旋转，这个结构和经典的电磁理论有什么矛盾？ 答案　核外电子被库仑力吸引→电子以很大速度绕核运动(绕核运动的加速度不为零)→电磁场周期性变化→向外辐射电磁波(绕核运动的能量以电磁波的形式辐射出去)→能量减少→电子绕核运动的轨道半径减小→电子做螺旋线运动，最后落入原子核中，但是实际上原子是稳定的，并没有原子核外的电子落入原子核内．所以，经典的电磁理论不能解释原子核外的电子的运动情况和原子的稳定性． [知识梳理] 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. 一、光谱和光谱分析 1．光谱的分类 光谱 2．几种光谱的比较 比较 光谱　　 产生条件 光谱形式及应用 线状谱 稀薄气体发光形成的光谱 由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)，可用于光谱分析 连续谱 炽热的固体、液体和高压气体发光形成的光谱 连续分布，一切波长的光都有 吸收光谱 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 用分光镜观察时，可见到连续光谱背景上出现一些暗线(与特征谱线相对应)，可用于光谱分析 [来源:学,科,网Z,X,X,K] 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，分析物质的最低量达10－10 g. (2)应用：a.发现新元素；b.鉴别物体的物质成分． (3)用于光谱分析的光谱：线状谱和吸收光谱． 例1　(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暗线与线状谱的位置是一一对应的 答案　BD 例2　(多选)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 答案　AB 解析　太阳是一个高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，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，所以分析太阳光谱可知太阳大气层的物质组成