18.3氢原子光谱(课件)-【点石成金系列】2021-2022学年高中物理课件（人教版选修3-5）

18.3 氢原子光谱 复习引入 1、卢瑟福散射实验现象是什么？ 实验结果现象 少数粒子发生较大偏转 个别几乎达到180度 绝大多数的粒子沿着原来方向前进 极少数偏转超过90度 2、卢瑟福所提出的原子核式结构是怎样的？ 问题：电子在原子内怎样运动？它的能量怎样变化？ （1）在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核． （2）原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里． （3）带负电的电子在核外空间绕着核旋转． 研究原子的结构有两条途径： 1、利用高能粒子轰击原子——轰出未知粒子来研究； 2、通过在外界激发下，产生原子的发射光谱来研究光谱分析。 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。 红 橙 黄 绿 青 蓝 紫 一、光谱 光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长（频率）成分和强度分布的记录，即光谱。有时只是波长成分的记录。 光谱的分类：发射光谱和吸收光谱。 1、发射光谱 （1）定义：物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。 （2）分类：连续光谱和明线光谱。 ① 连续光谱 a.定义：由波长连续分布的光组成的连在一起的光带叫连续光谱。 c.产生：炽热的固体、液体及高压气体发射的光谱是连续光谱（如白炽灯丝、烛焰、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱）。 b.特点：光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连在一起的彩色光带。 即连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱。 炽热的固体 炽热的液体 高(气)压的气体 ② 明线光谱 a.定义：只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱。也叫线状（光）谱。 c.产生：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。 b.特点：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。 d.特征谱线：实验证明，各种原子发射的光谱都是线状谱。说明原子只能发出几种具有本身特征的特定频率的光，不同原子亮线的位置不同，因此这些亮线称为原子的特征谱线。 原子的特征谱线 铜——蓝色火焰 钠——橙黄色火焰 锶——红色火焰 钡——黄绿色火焰 烟花中的绚烂的色彩从哪里来？ 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。即连续光谱背景上出现的一些暗线。 ②各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的发射光谱中的一条明线相对应。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线与发射光谱中明线相对应，也是原子的特征谱线。 ③太阳的光谱是吸收光谱。 吸 收 光 谱 A S L1 P L2 B M N L3 分光镜由平行光管A、三棱镜P和望远镜筒B组成。平行光管A的前方有一个宽度可以调节的狭缝S。从狭缝射入的光线经透镜L1折射后，变成平行光线射到三棱镜P上。不同频率的光经过三棱镜沿不同的折射方向射出，并在透镜L2后方的平面MN上分别会聚成不同颜色的像（谱线）。通过望远镜B的目镜L3，就看到了放大的光谱像。 分光镜的构造原理 平行光管 标度管 三棱镜 观察管 分光镜 用分光镜观察连续光谱 用分光镜观察原子光谱 用分光镜观察吸收光谱 钠蒸气 光谱中产生的一组暗线，每 条暗线的波长都跟那种气体 原子的特征谱线相对应。 钠 的 吸 收 光 谱 3、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成分。这种方法叫做光谱分析。光谱分析法由基尔霍夫开创的。 （1）原理：利用发射光谱和吸收光谱。 （2）优点：非常灵敏而且迅速。样本中一种元素的含量达到10-10g时就可以被检测到。 （3）应用：发现新元素和研究天体的化学组成。 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。 （4）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，明线光谱和吸收光谱中的谱线都是原子的特征光谱，都可以用于光谱分析。 漆碗：第三文化层（距今6500～6000年） 利用红外光分析其表面，其光谱图和马王堆汉墓出土漆皮的裂解光谱图相似． X射线照射激发荧光，通过分析荧光判断越王勾践宝剑的成分． 【光谱分析的应用】 1.鉴别物质的化学组成 通过分光镜鉴定农药残留、微量元素、霉菌毒素等 1.鉴别物质的化学组成 【光谱分析的应用】 监测空气中二氧化硫等有害气体含量 2、太阳光谱分析 太阳光谱