2019年高中物理 第十八章 原子结构 第3节 氢原子光谱学案 新人教版选修3-5

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1、第3节　氢原子光谱　1.知道光谱、连续谱和线状谱等概念．　2.知道氢原子光谱的实验规律．　3．了解经典物理的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱分立的特性．一、光谱1．定义：按照光的波长和强度分布展开排列的记录，即光谱．2．分类：有些光谱是一条条的亮线，这样的亮线叫谱线，这样的光谱叫线状谱．有的光谱不是一条条分立的谱线，而是连续在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱．3．特征光谱：各种原子的发射光谱都是线状谱，说明原子只发射特定频率的光．不同原子发射的线状谱的亮线位置不同，说明不同原子发光频率是不一样的，因此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

2、谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法叫做光谱分析．(2)优点：灵敏度高．二、氢原子光谱的实验规律1．许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的重要途径．2．巴耳末公式：＝R(n＝3、4、5…)．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．三、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．判一判　(1)光是由原子核内部的电子运动产生的，光谱研究是探索原子核内部结构的一条重

3、要途径．(　　)(2)稀薄气体的分子在强电场的作用下会变成导体并发光．　(　　)(3)巴耳末公式中的n既可以取整数也可以取小数．(　　)(4)经典物理学无法解释原子光谱的分立特征．(　　)(5)经典物理学可以很好地应用于宏观边界，也能解释原子世界的现象．(　　)提示：(1)×　(2)√　(3)×　(4)√　(5)×做一做　(多选)关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是(　　)A．发射光谱包括连续谱和线状谱B．太阳光谱是连续谱，氢光谱是线状谱C．线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析D．光谱分析帮助人们发现了许多新元素提示：选ACD．线状谱和吸收光谱都是原子的特征光谱，都可用来

4、进行光谱分析，太阳光谱是吸收光谱．A、C、D选项正确．想一想　巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立性．用卢瑟福的核式结构模型和经典力学、电磁学的理论，是否能够解释这种分立性？提示：不能．卢瑟福的核式结构模型正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子的散射实验．但经典理论无法解释原子的稳定性和光谱的不连续性．具体分析如下：据卢瑟福核式结构模型和经典力学理论、电磁理论知核外电子绕原子核旋转产生变化的电磁场，而变化的电磁场会激发电磁波，电磁波向外传播辐射，电子失去能量最后会坠入原子核，辐射能量(电磁波)的频率等于绕核旋转的频率，电子绕核旋转过程随

5、着能量的减小，转得越来越快，这个变化是连续的，辐射各种频率(波长)的光，原子光谱应是连续的，所以不能解释氢原子这种分立性．　光谱和光谱分析1．光谱的分类2．太阳光谱(1)特点：在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线，是一种吸收光谱．(2)对太阳光谱的解释：阳光中含有各种颜色的光，但当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暗了，这就形成了连续谱背景下的暗线．3．光谱分析(1)优点：灵敏度高，分析物质的最低量达10－10g.(2)应用①应用光谱分析发现新元素；②鉴别物体的物质成

6、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．　(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．我们能通过月球反射的日光分析鉴别月球的物质成分[解题探究](1)光谱分析应当使用什么光谱线？(2)能否利用反射光分析反射物的物质组成？[解析]　太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续谱经过太阳大气层时产生的吸收光谱，正是太阳发出的光谱被太阳大气层中存在的对应元素吸收所致，白炽灯发出的是连

7、续谱，选项A错误；月球本身不会发光，靠反射太阳光才能使我们看到它，所以不能通过光谱分析鉴别月球的物质成分，选项D错误；光谱分析只能是线状谱和吸收光谱，连续谱是不能用来进行光谱分析的，所以选项C正确；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，选项B正确．[答案]　BC(1)太阳光谱是吸收光谱，是阳光透过太阳的高层大气层时而形成的，不是地球大气造成的．(2)某种原子线状光谱中的亮线与其吸收光谱中的暗线是一一对应的，两者均可用来作光谱分析．　　太阳的光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线．产生这些暗线是由于(　　)A．太阳表面大气层中缺