(讲义)第4章 4 氢原子光谱和玻尔的原子模型-【提分教练】2023-2024学年新教材高中物理选择性必修第三册(人教版2019)

4．氢原子光谱和玻尔的原子模型 1．了解光谱、连续谱和线状谱等概念，知道氢原子光谱的实验规律。 2．知道经典理论的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱的分立特性。 3．了解玻尔原子理论的基本假设的主要内容，能用玻尔原子理论解释氢原子能级图及光谱。 4．认识玻尔的原子理论和卢瑟福的核式结构模型之间的继承和发展关系，了解玻尔模型的不足之处及其原因。 　光谱 1．定义：用棱镜或光栅可以把物质发出的光按波长(频率)展开，获得波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。 2．分类 (1)线状谱：有些光谱是一条条的亮线，叫作谱线，这样的光谱叫作线状谱。 (2)连续谱：有的光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连在一起的光带，叫作连续谱。 3．特征谱线 气体中中性原子的发射光谱都是线状谱，且不同原子的亮线位置不同，故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。 (2)优点：灵敏度高，达到10-10 g就可被检测到。 提醒：同一种原子可以发射和吸收同一种频率的谱线。 不同物体发出的不同光谱如图所示。 【问题】 (1)钨丝白炽灯的光谱与其他三种光谱有什么区别？ (2)铁电极弧光灯的光谱、分子状态的氢光谱、钡光谱的特征相同吗？ 提示：(1)钨丝白炽灯的光谱是连续谱，其他三种光谱既有线状分立谱又有连续谱。 (2)不同。 1．光谱的分类 (1)发射光谱：物质发光直接获得的光谱，分为连续谱和线状谱(或原子光谱)。 (2)吸收光谱：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱。 (3)产生条件及特点 光谱分类 产生条件 光谱特点 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。各元素的谱线不同(又叫特征谱线) 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(与特征谱线对应) 2．光谱分析 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。 特别提醒：同种元素的吸收光谱与线状谱是一一对应的，光谱分析可用吸收光谱，也可用线状谱，连续谱不能用于光谱分析，光谱分析时只能用特征谱线。 【典例1】　(2022·河北张家口宣化一中高二下月考)关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是(　　) A．太阳光谱是连续谱，分析太阳光谱可以知道太阳内部的化学组成 B．霓虹灯和炼钢炉中炽热铁水产生的光谱都是线状谱 C．强白光通过酒精灯火焰上的钠盐形成的是吸收光谱 D．进行光谱分析时，可以利用线状谱，也可以利用连续谱 C　[太阳光谱是吸收光谱，分析太阳光谱可以知道太阳内部的化学组成，故A错误；霓虹灯产生的是线状谱，炼钢炉中炽热铁水产生的是连续谱，故B错误；强白光通过酒精灯火焰上的钠盐形成的是吸收光谱，故C正确；发射光谱既可以是线状谱，也可以是连续谱，只有线状谱才能进行光谱分析，故D错误。] [跟进训练] 1．与原子光谱有关的物理知识，下列说法正确的是(　　) A．有些原子的发射光谱是线状谱，有些原子的发射光谱是连续谱 B．太阳光谱中的许多暗线与太阳大气中存在的金属元素的特征谱线相对应 C．巴耳末发现氢原子的可见光谱有分立特征，但氢原子的不可见光谱有连续特征 D．有些电子绕原子核运动的变化是连续的，所以我们看到了原子的连续光谱 B　[各种原子的发射光谱都是线状谱，A错误；太阳光谱中的许多暗线与太阳大气中存在的金属元素的特征谱线相对应，于是我们知道太阳大气中存在哪些金属元素，B正确；可见光谱与不可见光谱都有分立特征，没有连续特征，C错误；电子绕原子核运动的变化都是不连续的，我们看到的原子光谱都是线状谱，D错误。] 　氢原子光谱的实验规律　经典理论的困难 1．氢原子光谱的特点：光谱的结果显示氢原子只能发出一系列特定波长的光。 提醒：氢原子光谱是线状谱。 2．巴耳末公式：＝R∞(n＝3，4，5，…)式中R∞叫作里德伯常量，实验测得的值为R∞＝1.10×107 m-1。 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。 提醒：巴耳末公式只适用于氢原子在可见光区的谱线。 4．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。 由于各种元素的原子结构不同，在光源的作用下都可以产生自己的特征光谱。如果一个样品经过激发在感光板上有几种元素的谱线出现，就证明该样品中有这几种元素。光谱分析十分突出的优点是一次可以分析多种元素，精度