18.3 氢原子光谱 课件 -2023-2024学年高二下学期物理人教版选修3-5

第十八章 原子结构 18.3 氢原子光谱 学习目标： 1、了解光谱的定义和分类； 2、了解氢原子光谱的实验规律，知道巴耳末系； 3、了解经典原子理论的困难。 重点难点： 1、氢原子光谱的实验规律； 2、经典理论的困难。 制作者：河南省驻马店市高级中学 李阳 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。 一、光谱 光谱含义： 获得方法： 用光栅或棱镜可以把光按波长展开。 记录光的波长（频率）成分和强度分布， 有时只是波长成分的记录。 （1）定义： 1、发射光谱 （2）分类： 连续光谱和明线光谱。 物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。 ①连续光谱 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。 特点：光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连在一起的光带。 即连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱。 举例：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。 ② 明线光谱 定义：只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱。 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。 举例：稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱。 强调：各种原子的发射光谱都是线状谱，说明原子只能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是不一样的，因此这些亮线称为原子的特征谱线。 2 、 吸收光谱 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。 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。 举例：太阳的光谱是吸收光谱。 光 谱 发射光谱 定义：由发光体直接产生的光谱 连续光谱 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 线状光谱 （原子光谱） 产生条件：稀薄气体、金属蒸气发光形成的光谱 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） 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 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（与特征谱线相对应） 3 、小结 ：各种光谱的特点及成因： 1、光谱分析： 根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成的方法。 线状谱和吸收光谱(原子特征谱线) 非常灵敏、迅速。样本中一种元素的含量达到10-10g时就可以被检测到。 检查物质纯度、发现新元素和研究天体的化学组成。 3、可应用于光谱分析的光谱： 4、优点： 5、应用： 二、光谱分析 2、开创者： 基尔霍夫 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。 氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。 特点: 光谱是分立的亮线（只含几种特定频率的光） 可见光区 三、氢原子光谱的实验规律 波长公式： 其中,R叫里德伯常量,值为： 研究区域： 1、巴耳末系 可见光区 2、氢原子光谱的其他线系 莱曼线系 红外区还有三个线系 帕邢系 布喇开系 普丰特系 紫外线区 1、矛盾一： 2、矛盾二： 无法解释原子的稳定性 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 辐射电磁波频率连续变化 原子是稳定的 辐射电磁波频率只是 某些确定值 四、 经典理论的困难 这些矛盾说明尽管经典物理学理论可以很好地应用宏观物休，但它不能解释原子世界的现象，引入新观念是必要的。 1、下列关于光谱的说法正确的是 ( ) A、炽热固体、液体和高压气体发出的光谱是连续光谱 B、各种原子的线状谱中的明线和它的吸收谱中的暗线必定一一对应 C、气体发出的光只能产生线状光谱 D、甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气可得到甲物质的吸收光谱 2、在实际生活中，我们可以通过光谱分析来鉴别物质和物质的组成成分。例如某样本中一种元素的含量达到10-10g时就可以被检测到。那么我们是通过分析下列哪种谱线来鉴别物质和物质的组成成分的？ A、连续谱 B、线状谱 C、特征谱线 D、任意一种光谱 3、下列说法正确的是： A、通过光栅或棱镜可以把光按波长展开，从而获得光的波长成分的记录，这就是光谱。即光谱与光强度无关。 B、通过光栅或棱镜可以把光按波长展开，从而获得光的波长成分和强度分布记录，