4.3 光谱与氢原子光谱 课件 -2024-2025学年高二下学期物理鲁科版（2019）选择性必修第三册

第三节 光谱与氢原子光谱 教学课件 Teaching Courseware 20XX.XX.XX 第四章 原子结构 高中物理鲁科版（2019）选择性必修第三册 PART.1 PART.2 PART.3 PART.4 素养目标 新课讲解 新课导入 经典例题 目录 CONTENTS PART.2 PART.4 课堂练习 课堂小结 （1）知道什么是光谱，掌握连续光谱与线状光谱的区别。 （2）了解光谱分析的原理，知道氢原子光谱的实验规律。 素养目标 新课导入 把食盐放在火中灼烧，会发出黄色的光。食盐为什么发黄光而不发其他颜色的光呢? 发出的黄光是钠原子发光形成的光谱。 焰色反应，食盐NaCl中的钠离子使火焰变黄色， 每种金属离子有不同的颜色。 新课讲解 New lesson explanation 新课讲解 一、光谱 物质发光虽然有多种方式，但本质上都是由它们的原子内部的状态发生变化而产生的， 发光的本质 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。 新课讲解 2.连续谱：太阳光通过三棱镜折射后，会形 成由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫顺次连续分布的彩色光谱，覆盖了400～760nm的可见光区。像这种包含有各种色光且连续分布的光谱称为连续光谱。 1.光谱：用棱镜或光栅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。 新课讲解 新课讲解 每种元素都只能发出具有本身征的某些波长的光，线状谱也叫原子的特征谱线。 3.线状谱：有些光谱不是连续的，而是由一条条的亮线组成，这种光谱称为线状光谱。 新课讲解 每种原子都有独自的特征谱线，人们利用特征谱线来鉴别物质或确定物质的化学组成，这种方法称为光谱分析。 光谱分析在科学研究中有着广泛的应用，如人们曾通过光谱分析发现了若干新元素，像铯、铷、铊、铟、镓等；通过光谱分析检查半导体材料的纯度等。 优点：灵敏度高。 一种元素的含量达到10-13g时就可以被检测到。 新课讲解 如图所示为不同物体发出的不同光谱。 (1)钨丝白炽灯的光谱与其他三种光谱有什么区别? 答案　钨丝白炽灯的光谱是连续的,中间没有暗线或亮线。而其他三种光谱是由一些不连续的亮线组成的。 (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? 答案　这三种光谱中亮线的位置是不同的,即特征不同。 新课讲解 高温物体发出的包含连续分布的各种波长的光通过其他物质时，某些波长的光被该种物质吸收后，在连续光谱中相应波长的位置上便出现了暗线，这样的光谱称为吸收光谱。 太阳光的连续光谱中有许多暗线。发现了吸收光谱的成因后，把它跟各种原子的特征谱线对照，人们就知道太阳大气层中存在钠、镁、铜、锌、镍等金属元素。 新课讲解 答案　在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线。 (1)太阳光谱有什么特点？ 答案　太阳光中含有各种颜色的光，但当太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弱了，这就形成了明亮背景下的暗线。 (2)太阳光谱产生的原因是什么？ 答案　吸收光谱。 (3)太阳光谱属于哪类光谱？ 新课讲解 二、氢原子光谱 观察气体放电发光的装置，如图4-13所示，不同放电管内充有不同物质的稀薄气体。当感应圈给放电管两端加上高电压，管内气体分子在强电场作用下发生电离就会发光。 将金属导杆分别接触不同放电管的上端，观察并比较其发光情况。 不同物质的稀薄气体发出光的颜色不同。 对这些可见光的光谱进行分析，其光谱的特征谱线不同。 观察气体放电管发光 新课讲解 19世纪，许多物理学家试图通过原子光谱来分析原子结构，由于氢是最轻的元素，且光谱相对简单，人们对氢原子光谱进行了很多研究。 氢原子的光谱 新课讲解 这几个波长数值构成了氢原子的“印记”，不论是何种化合物的光谱，只要它含有这些波长的光谱线，我们就能断定这种化合物一定含有氢。 1.几条可见光谱线：红色的Hα线，波长为656.2nm；蓝绿色的Hβ线，波长为486.1nm；青色的Hγ线，波长为434.0nm；紫绿色的Hδ线，波长为410.2nm。 ②氢原子光谱的另一个特点是Hα ～ Hδ ，两相邻光谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性。 特点 新课讲解 1885年，瑞士科学家巴耳末总结出了氢原子在可见光区域的光谱线遵循的规律: 式中，R称为里德伯常量，R＝1.09677581x107m-1。 这个公式称为巴耳末公式，满足该式的光谱线称为巴耳末系。 后来，人们通过实验先后发现了氢原子其他谱线系的规律，如在红外区的帕邢系和紫外区的赖曼系。这些实验规律都能很好地用里德伯公式解释。 2.巴耳末公式 巴尔末 经典例题 Classic Example 经典例题 1.(多选)下列关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是 A.太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱 B.煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱 C.进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续光谱 D.我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分 √ √ 经典例题 2.(多选)关于原子的特征谱线,下列说法正确的是 A.不同原子的发光频率是不一样的,每种原子都有自己的特征谱线 B.使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸气,可得到钠元素的特征谱线 C.可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分 D.同一种物质的线状光谱的亮线与吸收光谱的暗线没有联系 √ √ √ 3.氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为 A.　　B.　　C.　　D. √ 经典例题 课堂练习 Classroom Practice 课堂练习 1.关于原子的特征谱线，下列说法不正确的是(   ) A.不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线 B.原子的特征谱线可能是由于原子从高能级向低能级跃迁时放出光子而形成的 C.可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分 D.原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据 课堂练习 1.答案：D 解析：不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线，A正确；原子的特征谱线可能是原子从高能级向低能级跃迁时放出光子而形成的，B正确；利用光谱分析可以鉴别物质和确定物质的组成成分，但不能证明原子有何种内部结构，C正确，D错误. 课堂练习 2.（多选）下列有关氢原子光谱的说法正确的是(   ) A.氢原子的吸收光谱是连续谱 B.氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光 C.氢原子光谱说明氢原子能级是分立的 D.氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关 课堂练习 课堂练习 3.下列对氢原子光谱实验规律的认识中，正确的是(   ) A.因为氢原子核外只有一个电子，所以氢原子只能产生一种波长的光 B.氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线 C.氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线 D.氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关 课堂练习 3.答案：B 解析：氢原子光谱是线状谱，光谱是一系列波长不连续的、分立的特征谱线，并不是只产生一种波长的光，也不是亮度不连续的谱线，B正确，A、C错误；氢原子产生的光的波长与氢原子能级的能量差有关，与放电管的放电强弱无关，D错误. 课堂练习 4.利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析，下列说法正确的是(   ) A.利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分 B.利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分 C.高温物体发出的光通过物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分 D.我们观察月亮射来的光的光谱，可以确定月亮的化学组成 课堂练习 4.答案：B 解析：由于高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，A错误；某种物质发光的线状谱中的亮线与原子发出的某频率的光有关，通过这些亮线与原子的特征谱线对照，即可确定物质的组成成分，B正确；高温物体发出的光通过物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线与所通过物质有关，C错误；月亮是反射太阳的光，月球没有大气层，故观察月亮光谱，不能确定月亮的化学组成，D错误. 课堂小结 Class Summary 课堂小结 氢原子光谱和玻尔的原子模型 一 光谱 二 氢原子光谱 1．定义：用棱镜或光栅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． 2．分类 3．特征谱线：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：光谱分析 (1) 连续谱 (2) 线状谱 规律 以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱的特征 感谢观看 THANK YOU $$