2017-2018学年高中物理 第二章 原子结构 第3节 光谱 氢原子光谱教学案 教科版选修3-5

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1、第3节光谱__氢原子光谱(对应学生用书页码P23)一、光谱的几种类型及光谱分析的应用1．光谱复色光通过棱镜分光后，分解为一系列单色光，这些单色光按波长长短的顺序排列成的光带。2．发射光谱(1)发射光谱：由发光物质直接产生的光谱。①连续谱：由波长连续分布的光组成。②明线光谱：光谱是一条条的亮线。(2)产生：炽热的固体、液体及高压气体发光产生的光谱一般是连续谱，而稀薄气体发光产生的光谱多为明线光谱。3．吸收光谱复色光通过某种炽热蒸气后，某些特定频率的光被吸收而出现暗线，这样的光谱称为吸收光谱。4．光谱分析的

2、应用(1)光谱分析：根据原子光谱来鉴别物质的化学组成中是否存在这种原子，含量的多少等，这种方法叫做光谱分析。(2)应用：分析物质的组成，灵敏度高。[特别提醒]　同一原子的明线光谱中的明线与吸收光谱中的暗线相对应，这样的特征仅由原子决定。二、氢原子光谱1．氢原子光谱巴尔末公式λ＝B(n＝3,4,5,6)2．广义巴尔末公式＝RH(－)(m＝1,2,3…，n＝m＋1，m＋2，m＋3，…)其中RH称里德伯常量。1．判断：(1)各种原子的发射光谱都是连续谱。(　　)(2)不同原子的发光频率是不一样的。(　　)9(

3、3)线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质。(　　)(4)巴尔末公式反映了氢原子发光的连续性。(　　)(5)巴尔末依据氢原子光谱的分析总结出巴尔末公式。(　　)答案：(1)×　(2)√　(3)×　(4)×　(5)√2．思考：能否根据巴尔末公式计算出对应的氢光谱的最长波长？提示：能。氢光谱的最长波长对应着n＝3，代入巴尔末公式便可计算出最长波长。(对应学生用书页码P23)对光谱有关问题的理解1.连续谱、线状谱、吸收谱的产生(1)连续谱：①产生：炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱，如电灯丝发出的光、炽热

4、的钢水发出的光都形成连续谱。②特点：其光谱是连在一起的光带。(2)线状谱：①产生：由单原子气体或金属蒸气所发出的光为线状光谱，因此也叫原子光谱。稀薄气体发射光谱也是线状谱。②特点：不同元素的原子产生的线状谱是不同的，但同种元素原子产生的线状谱是相同的。(3)吸收谱：①产生：由高压气体或炽热物体发出的白光通过温度较低的气体后产生的。②特点：在连续光谱的背景上有若干条暗线。实验表明，各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该原子的线状谱中的一条亮线相对应。即某种原子发出的光与吸收的光的频率是特定的，因此吸收光谱

5、中的暗线也是该元素原子的特征谱线。例如：太阳光谱就是典型的吸收光谱。2．光谱分析的应用(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；(4)天文学上光谱红移表明恒星远离等。(1)每种原子都有其特定的原子谱线，该谱线与原子所处状态无关。9(2)由于每种原子的线状谱与吸收谱一一对应，光谱分析中既可以用线状谱，也可以用吸收谱。1．以下说法正确的是(　　)A．进行光谱分析可以用线状光谱，也可以用吸收光谱B．光谱分

6、析的优点是非常灵敏而且迅速C．分析某种物质的化学组成可以使这种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气取得吸收光谱进行分析D．拍摄下月球的光谱可以分析出月球上有哪些元素解析：选AB　进行光谱分析时只能用线状光谱或吸收光谱；光谱分析的优点是灵敏而迅速；分析某种物质的组成，可用白光照射其低压蒸气产生的吸收光谱进行；月球不能发光，它只能反射太阳光，故其光谱是太阳的光谱，不是月球的光谱，不能用来分析月球上的元素，则只有A、B选项正确。氢原子光谱的实验规律1.氢原子的光谱从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图231所

7、示。图2312．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。巴尔末对放电的氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式，该公式称为巴尔末公式：＝R(n＝3、4、5、6…)式中n只能取整数最大值为16，最小值为3，R称为里德伯常量，R＝1.10×107m－1。(1)巴尔末线系的14条谱线都处于可见光区。(2)在巴尔末线系中n值越大，对应的波长λ越短，即n＝3时，对应的波长最长。(3)除了巴尔末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线，也都满足与巴尔末公

8、式类似的关系式。(1)在利用巴尔末公式计算某一条谱线对应的波长时，切记R是常数，n取整数且均大于2的数值。9(2)除巴尔末系外，在红外和紫外光区的其他谱线也都满足巴尔末公式类似的关系式，即＝R(－)，其中α分别为1,3,4…对应不同的线系。由此可知氢原子光谱是由一系列线系组成的不连续的线状谱。2．关于巴尔末公式＝R(－)的理解，正确的是(　　)A．此公式是巴尔末在研究氢光谱特征时发现的B．公式中n可取任意值，故氢光谱是连续谱C．公式中n只能