2019高中物理 第十八章 原子結(jié)構(gòu) 3 氫原子光譜課件 新人教版選修3-5

1、自 主 學(xué) 習(xí) 基 礎(chǔ) 知 識 3 氫原子光譜 學(xué)習(xí)目標(biāo)1.了解光譜、連續(xù)譜和線狀譜等概 念(重點(diǎn))2.知道氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律(重點(diǎn)) 3.知道經(jīng)典物理的困難在于無法解釋原子的穩(wěn)定性和 光譜分立特征(難點(diǎn)) 合 作 探 究 重 難 疑 點(diǎn) 課 時(shí) 作 業(yè) 解 題 技 巧 素 養(yǎng) 培 優(yōu) 1定義 用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按_展 開，獲得光的波長(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄，即 光譜 2分類 (1)線狀譜：由一條條的_組成的光譜 (2)連續(xù)譜：由連在一起的_組成的光 譜 波長 亮線 光帶 3特征譜線 各種原子的發(fā)射光譜都是_，且不同原 子的亮線位置_，故這些亮線稱為原子的 _譜線 4光譜分析

2、(1)定義：利用原子的_來鑒別物質(zhì)和 確定物質(zhì)的組成成分 (2)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高 線狀譜 不同特征 特征譜線 為什么用棱鏡可以把各種顏色的光展開？ 【提示】不同顏色的光在棱鏡中的折射率 不同，因此經(jīng)過棱鏡后的偏折程度也不同 內(nèi)部 2氣體發(fā)光原理 (1)氣體放電：玻璃管中稀薄氣體在強(qiáng)電場的 作用下會(huì)電離，形成自由移動(dòng)的正負(fù)電荷，于是 氣體變成導(dǎo)體，導(dǎo)電時(shí)會(huì)發(fā)光 (2)氫光譜：從氫氣放電管可以獲得氫原子光 譜 分立 1氫原子光譜是利用氫氣放電管獲得的( ) 2由巴耳末公式可以看出氫原子光譜是線光 譜( ) 3在巴耳末公式中，n值越大，氫光譜的波 長越長( ) 穩(wěn)定性 分立 原子 【提示】根據(jù)經(jīng)典理論

3、，原子可以輻射各種頻率的光，即原 子的光譜應(yīng)該總是連續(xù)的實(shí)際看到的原子的光譜是分立的線狀譜 預(yù)習(xí)完成后，請把你認(rèn)為難以解決的問題記 錄在下面的表格中 問題問題1 問題問題2 問題問題3 問題問題4 學(xué)生分組探究一光譜的分類和不同特征 第1步探究分層設(shè)問，破解疑難 1某種原子線狀光譜中的亮線與其吸收光譜 中的暗線具有什么關(guān)系？ 【提示】某種原子線狀光譜中的亮線與其 吸收光譜中的暗線是一一對應(yīng)的 2利用光譜分析能不能探索原子的結(jié)構(gòu)？ 【提示】能原子光譜的不連續(xù)性反映出 原子結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性，所以光譜分析也可以用于 探索原子的結(jié)構(gòu) 第2步結(jié)論自我總結(jié)，素能培養(yǎng) 1光譜的分類 (1)發(fā)射光譜：物質(zhì)發(fā)光直

4、接獲得的光譜，分 為連續(xù)光譜和線狀光譜(或原子光譜) (2)吸收光譜：連續(xù)光譜中某些波長的光被物 質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜 2幾種光譜的比較 比比 較光譜較光譜 產(chǎn)生條件產(chǎn)生條件光譜形式光譜形式應(yīng)用應(yīng)用 線狀光線狀光 譜譜 稀薄氣體發(fā)光稀薄氣體發(fā)光 形成的光譜形成的光譜 一些不連續(xù)的明線一些不連續(xù)的明線 組成，不同元素的組成，不同元素的 明線光譜不同明線光譜不同(又叫又叫 特征光譜特征光譜) 可用于光譜可用于光譜 分析分析 連續(xù)光連續(xù)光 譜譜 熾熱的固體、熾熱的固體、 液體和高壓氣液體和高壓氣 體發(fā)光形成的體發(fā)光形成的 連續(xù)分布，一切波連續(xù)分布，一切波 長的光都有長的光都有 不能用于光不能用于光 譜

5、分析譜分析 吸收光吸收光 譜譜 熾熱的白光通熾熱的白光通 過溫度較白光過溫度較白光 低的氣體后，低的氣體后， 再色散形成的再色散形成的 用分光鏡觀察時(shí)，用分光鏡觀察時(shí)， 見到連續(xù)光譜背景見到連續(xù)光譜背景 上出現(xiàn)一些暗線上出現(xiàn)一些暗線(與與 特征譜線相對應(yīng)特征譜線相對應(yīng)) 可用于光譜可用于光譜 分析分析 3.太陽光譜 (1)太陽光譜的特點(diǎn)：在連續(xù)譜的背景上出 現(xiàn)一些不連續(xù)的暗線，是一種吸收光譜 (2)對太陽光譜的解釋：陽光中含有各種顏 色的光，但當(dāng)陽光透過太陽的高層大氣射向地球 時(shí)，太陽高層大氣中含有的元素會(huì)吸收它自己特 征譜線的光，然后再向四面八方發(fā)射出去，到達(dá) 地球的這些譜線看起來就暗了，這

6、就形成了連續(xù) 譜背景下的暗線 4光譜分析 (1)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，分析物質(zhì)的最低量達(dá) 1010 g. (2)應(yīng)用： 應(yīng)用光譜分析發(fā)現(xiàn)新元素； 鑒別物體的物質(zhì)成分：研究太陽光譜時(shí)發(fā) 現(xiàn)了太陽中存在鈉、鎂、銅、鋅、鎳等金屬元素； 應(yīng)用光譜分析鑒定食品優(yōu)劣 第3步例證典例印證，思維深化 以下說法正確的是() A進(jìn)行光譜分析可以用連續(xù)光譜，也可以 用吸收光譜 B光譜分析的優(yōu)點(diǎn)是非常靈敏而且迅速 C分析某種物質(zhì)的化學(xué)組成可以對這種物 質(zhì)發(fā)出的白光通過另一種物質(zhì)的低溫蒸氣取得的 吸收光譜進(jìn)行分析 D攝下月球的光譜可以分析出月球上有哪 些元素 【思路點(diǎn)撥】解答此題應(yīng)注意如下兩點(diǎn)： (1)光譜分析只能用線狀譜

7、(2)光譜分析的方法是用白光照射被鑒定物質(zhì) 的低壓蒸氣 【解析】進(jìn)行光譜分析不能用連續(xù)光譜， 只能用線狀光譜或吸收光譜；光譜分析的優(yōu)點(diǎn)是 靈敏而迅速；分析某種物質(zhì)的組成，可用白光照 射其低壓蒸氣產(chǎn)生的吸收光譜進(jìn)行；月球不能發(fā) 光，它只能反射太陽光，故其光譜是太陽光譜， 不是月球的光譜，不能用來分析月球上的元 素故B正確 【答案】B 光譜問題的分析方法 1連續(xù)譜和線狀譜同屬發(fā)射光譜 (1)連續(xù)譜由熾熱的固體、液體和高壓氣體直 接發(fā)光形成，光譜為一條光帶，含有各種頻率的 光 (2)線狀譜是由稀薄氣體或金屬蒸汽產(chǎn)生的，光譜是 一些不連續(xù)的亮線，僅含有一些特定頻率的光線狀譜 中每條光譜線對應(yīng)著一種頻率

8、，不同元素的原子產(chǎn)生的 線狀譜不同，因而可以用線狀譜來確定物質(zhì)的成分 2太陽光譜是吸收光譜 吸收光譜是由高溫物體發(fā)出的白光通過低溫物質(zhì)， 某些波長的光被吸收后產(chǎn)生的光譜光譜在連續(xù)譜的背 景下有若干暗線，而這些暗線與線狀譜的亮線一一對應(yīng)， 因而吸收光譜中的暗線也是該元素原子的特征譜線 第4步巧練精選習(xí)題，落實(shí)強(qiáng)化 1(多選)(2014大慶高二檢測)通過光柵或棱 鏡獲得物質(zhì)發(fā)光的光譜，光譜() A按光的波長順序排列 B按光的頻率順序排列 C按光子質(zhì)量的大小排列 D按光子能量的大小排列 【解析】由于光譜是將光按波長展開，而 波長與頻率相對應(yīng)，故A、B正確；光子沒有質(zhì)量， 故C錯(cuò)誤；由愛因斯坦的光子說

9、可知，光子的能 量與光子頻率相對應(yīng)，D正確 【答案】ABD 2(多選)關(guān)于太陽光譜，下列說法正確的是( ) A太陽光譜是吸收光譜 B太陽光譜中的暗線，是太陽光經(jīng)過太陽 大氣層時(shí)某些特定頻率的光被吸收后而產(chǎn)生的 C根據(jù)太陽光譜中的暗線，可以分析太陽 的物質(zhì)組成 D根據(jù)太陽光譜中的暗線，可以分析地球 大氣層中含有哪些元素 【解析】太陽光譜是吸收光譜因?yàn)樘柺且粋€(gè)高溫物 體，它發(fā)出的白光通過溫度較低的太陽大氣層時(shí)，會(huì)被太陽大 氣層中的某些元素的原子吸收，從而使我們觀察到的太陽光譜 是吸收光譜，所以分析太陽的吸收光譜，可知太陽大氣層的物 質(zhì)組成，而某種物質(zhì)要觀察到它的吸收光譜，要求它的溫度不 能太低，

10、但也不能太高，否則會(huì)直接發(fā)光，由于地球大氣層的 溫度很低，所以太陽光通過地球大氣層時(shí)不會(huì)被地球大氣層中 的物質(zhì)原子吸收上述選項(xiàng)中正確的是A、B. 【答案】AB 學(xué)生分組探究二氫原子光譜的規(guī)律和應(yīng)用 第1步探究分層設(shè)問，破解疑難 1巴耳末是依據(jù)核式結(jié)構(gòu)理論總結(jié)出巴耳末 公式的嗎？ 【提示】不是巴耳末公式是由當(dāng)時(shí)已知 的可見光中的部分譜線總結(jié)出來的，不是依據(jù)核 式結(jié)構(gòu)理論總結(jié)出來的 2根據(jù)巴耳末公式可知?dú)湓影l(fā)光的波長是 分立值，它是人為規(guī)定的嗎？ 【提示】不是巴耳末公式準(zhǔn)確反映了氫 原子發(fā)光的實(shí)際波長，其波長的分立值并不是人 為規(guī)定的 第2步結(jié)論自我總結(jié)，素能培養(yǎng) 1氫原子的光譜： 從氫氣放電管

11、可以獲得氫原子光譜，如圖 1831所示 圖1831 2氫原子光譜的特點(diǎn)：在氫原子光譜圖中的 可見光區(qū)內(nèi)，由右向左，相鄰譜線間的距離越來 越小，表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性 4其他譜線：除了巴耳末系，氫原子光譜在 紅外和紫外光區(qū)的其他譜線，也都滿足與巴耳末 公式類似的關(guān)系式 第3步例證典例印證，思維深化 (2)n的取值越大，對應(yīng)的波長越短 【答案】當(dāng)n3時(shí)，波長最長為6.5510 7 m 當(dāng)n時(shí)，波長最短為3.64107 m A巴耳末依據(jù)核式結(jié)構(gòu)理論總結(jié)出巴耳末 公式 B巴耳末公式反映了氫原子發(fā)光的連續(xù)性 C巴耳末依據(jù)氫光譜的分析總結(jié)出巴耳末 公式 D巴耳末公式準(zhǔn)確反映了氫原子發(fā)光的分 立性，其波長的分立

12、值并不是人為規(guī)定的 【解析】由于巴耳末是利用當(dāng)時(shí)已知的、 在可見光區(qū)的4條譜線做了分析總結(jié)出的巴耳末公 式，并不是依據(jù)核式結(jié)構(gòu)理論總結(jié)出來的，巴耳 末公式反映了氫原子發(fā)光的分立性，也就是氫原 子實(shí)際只有若干特定頻率的光，由此可知C、D正 確 【答案】CD 【解析】此公式是巴耳末在研究氫原子光 譜在可見光區(qū)的四條譜線中得到的，只適用于氫 原子光譜的分析，A對，D錯(cuò)；公式中n只能取大 于等于3的整數(shù)，不能連續(xù)取值故氫原子光譜 是線狀譜，B錯(cuò)，C對 【答案】AC 射某種金屬進(jìn)行光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)用賴曼系 波長最長的光照射時(shí)，遏止電壓的大小為U1，當(dāng) 用巴耳末系波長最短的光照射時(shí)，遏止電壓的大 小為U2，已知電子電荷量的大小為e，真空中的光 速為c，試求：普朗克常量和該種金屬的逸出功 【解析】設(shè)金屬的逸出功為W0，光電效應(yīng) 所產(chǎn)生的光電子最大初動(dòng)能為Ekm， 由動(dòng)能定理知：EkmeU， 由題中所給公式有： 先聽名師指津 本題屬于學(xué)科內(nèi)的綜合問題，光譜和光電效 應(yīng)規(guī)律相聯(lián)系只能通過波長，即發(fā)生光電效應(yīng)時(shí) 入射光的波長等于對應(yīng)光譜的波長，另外要