高中物理 18.3 氫原子光譜課件 新人教版選修3-5[共25頁(yè)]

1、3氫原子光譜 第十八章原子結(jié)構(gòu) 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)探究典例精析達(dá)標(biāo)檢測(cè) 1.知道什么是光譜，能說(shuō)出連續(xù)譜和線狀譜的區(qū)別. 2.能記住氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律. 3.能說(shuō)出經(jīng)典物理學(xué)在解釋原子的穩(wěn)定性和原子光譜分立特性上的困 難 一、光譜和光譜分析 (1)根據(jù)經(jīng)典的電磁理論，原子的光譜是怎樣的？而實(shí)際看到的原子 的光譜是怎樣的？ 知識(shí)探究 導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究 答案 答案答案根據(jù)經(jīng)典電磁理論，原子可以輻射各種頻率的光，即原子光 譜應(yīng)該是連續(xù)的，而實(shí)際上看到的原子的光譜總是分立的線狀譜 (2)為什么用棱鏡可以把各種顏色的光展開(kāi)？我們記錄光譜有什么樣的意義？ 答案 答案答案不同顏色的光在棱鏡中的折射率不同，因此

2、經(jīng)過(guò)棱鏡后的偏折程度也不 同 光譜分析的意義：應(yīng)用光譜分析發(fā)現(xiàn)新元素光譜分析對(duì)鑒別化學(xué)元素有著 重大的意義，許多化學(xué)元素，如銫、銣、鉈、錮、鎵等，都是在實(shí)驗(yàn)室里通過(guò)光 譜分析發(fā)現(xiàn)的天文學(xué)家將光譜分析應(yīng)用于恒星，證明了宇宙中物質(zhì)構(gòu)成的統(tǒng) 一性光譜分析還為深入研究原子世界奠定了基礎(chǔ)，近代原子物理學(xué)正是從原 子光譜的研究中開(kāi)始的 (1)光譜的定義 用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按 展開(kāi)，獲得光的波長(zhǎng)(頻 率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜 (2)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 知識(shí)梳理知識(shí)梳理 答案 波長(zhǎng) 線狀譜不同 特征 (3)光譜的分類和比較

3、答案 光譜分類產(chǎn)生條件光譜形式 發(fā)射 光譜 連續(xù)譜 熾熱固體、液體和高壓氣 體發(fā)光形成 分布，一切波長(zhǎng)的光都有 線狀譜 (原子光譜) 稀薄氣體發(fā)光形成 一些的亮線組成不同 元素譜線不同(又叫特征譜線) 吸收光譜 熾熱的白光通過(guò)溫度較低 的氣體后，某些波長(zhǎng)的光 被 后形成 用分光鏡觀察時(shí)，見(jiàn)到連續(xù)譜背景 上出現(xiàn)一些 (與特征譜線 對(duì)應(yīng)) 連續(xù) 不連續(xù) 吸收 暗線 (4)太陽(yáng)光譜 太陽(yáng)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 ，是 一種吸收光譜 產(chǎn)生原因：當(dāng)陽(yáng)光透過(guò)太陽(yáng)的高層大氣射向地球時(shí)，太陽(yáng)高層大 氣中含有的元素會(huì)它自己特征譜線的光，這就形成了連續(xù)譜背 景下的 答案 暗線 吸收 暗線 (5

4、)光譜分析 由于每種原子都有自己的 ，可以利用它來(lái)鑒別物質(zhì)和確定 物質(zhì)的 ，這種方法稱為光譜分析 優(yōu)點(diǎn)：靈敏度 ，樣本中一種元素的含量達(dá)到1010 g時(shí)就可以被 檢測(cè)到 應(yīng)用：a.發(fā)現(xiàn)新元素；b.鑒別物體的物質(zhì)成分 用于光譜分析的光譜： 和 答案 特征譜線 組成成分 高 線狀譜吸收光譜 (多選)下列關(guān)于光譜和光譜分析的說(shuō)法中，正確的是() A.日光燈產(chǎn)生的光譜是連續(xù)譜 B.我們能通過(guò)光譜分析鑒別月球的物質(zhì)成分 C.連續(xù)譜是不能用來(lái)作光譜分析的 D.線狀譜和吸收光譜都可以對(duì)物質(zhì)成分進(jìn)行分析 即學(xué)即用即學(xué)即用 CD 答案 (1)氫原子光譜是什么光譜？它是如何獲取的？ 導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究 答案 答案答

5、案氫原子光譜是線狀譜，用氫氣放電管和光譜儀可以獲得氫原 子光譜. 二、氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 (2)能否根據(jù)巴耳末公式計(jì)算出對(duì)應(yīng)的氫光譜的最長(zhǎng)波長(zhǎng)？ 答案答案能.氫光譜的最長(zhǎng)波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)著n3，代入巴耳末公式便可計(jì) 算出最長(zhǎng)波長(zhǎng). (1)巴耳末公式 ，n3,4,5，式中R叫做里德伯常量，實(shí)驗(yàn)值為R 1.10107 m1. 公式特點(diǎn)：第一項(xiàng)都是 ； 巴耳末公式說(shuō)明氫原子光譜的波長(zhǎng)只能取 ，不能取 .巴耳 末公式以簡(jiǎn)潔的形式反映了氫原子的線狀光譜，即輻射波長(zhǎng)的 特征. 答案 知識(shí)梳理知識(shí)梳理 分立值連續(xù)值 分立 (2)其他公式 氫光譜在紅外和紫外光區(qū)的其他譜線滿足與巴耳末公式類似的關(guān)系式. 如萊曼系在紫

6、外光區(qū)，公式為，其中n2,3,4， (多選)下列關(guān)于巴耳末公式 的理解，正確的是() A.此公式是巴耳末在研究氫原子光譜特征時(shí)發(fā)現(xiàn)的 B.公式中n可取任意值，故氫光譜是連續(xù)譜 C.公式中n只能取大于或等于3的整數(shù)值，故氫光譜是線狀譜 D.公式不僅適用于氫光譜的分析，還適用于其他原子光譜的分析 即學(xué)即用即學(xué)即用 解析答案 解析解析巴耳末公式是巴耳末在研究氫光譜特征時(shí)發(fā)現(xiàn)的，故A選項(xiàng)正確； 公式中的n只能取大于或等于3的整數(shù)值，故氫光譜是線狀譜，B選項(xiàng)錯(cuò)誤，C選項(xiàng) 正確； 巴耳末公式只適用于氫光譜的分析，不適用于其他原子光譜的分析，D選項(xiàng)錯(cuò)誤. 答案答案AC 答案 知識(shí)梳理知識(shí)梳理 三、經(jīng)典理論的

7、困難 (1)盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)很好地解釋了粒子散射實(shí)驗(yàn)，核外的電子繞 核高速旋轉(zhuǎn)，這個(gè)結(jié)構(gòu)和經(jīng)典的電磁理論有什么矛盾？ 導(dǎo)學(xué)探究導(dǎo)學(xué)探究 答案答案核外電子被庫(kù)侖力吸引電子以很大速度繞核運(yùn)動(dòng)(繞核運(yùn)動(dòng) 的加速度不為零)電磁場(chǎng)周期性變化向外輻射電磁波(繞核運(yùn)動(dòng) 的能量以電磁波的形式輻射出去)能量減少電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道 半徑減小電子做螺旋線運(yùn)動(dòng)，最后落入原子核中，但是原子是穩(wěn) 定的，并沒(méi)有原子核外的電子落入原子核內(nèi).所以，經(jīng)典的電磁理論 不能解釋電子核外的電子的運(yùn)動(dòng)情況和原子的穩(wěn)定性. 答案 (2)通過(guò)對(duì)氫原子光譜特點(diǎn)的分析，氫原子光譜是分立的線狀譜，并 符合巴耳末公式，這和經(jīng)典的電磁理論又有什么對(duì)立

8、之處？經(jīng)典的 電磁理論不能解釋哪些地方？ 答案答案電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)輻射電磁波的頻率應(yīng)等于電子繞核運(yùn)動(dòng)的頻 率電子越轉(zhuǎn)能量越小軌道半徑不斷減小運(yùn)行頻率不斷改變 這個(gè)變化有連續(xù)性原子輻射電磁波的頻率也要不斷變化大量原 子發(fā)光的光譜應(yīng)該是連續(xù)譜.據(jù)經(jīng)典理論，以上推理都是正確的，但 推出的結(jié)果與現(xiàn)實(shí)不相符，說(shuō)明經(jīng)典理論可以很好地應(yīng)用于宏觀物 體，但不能用于解釋原子世界的現(xiàn)象. 答案 (1)核式結(jié)構(gòu)模型的成就：正確地指出了 的存在，很好地解釋 了 . (2)困難：經(jīng)典物理學(xué)既無(wú)法解釋原子的，又無(wú)法解釋原子光 譜的 . 知識(shí)梳理知識(shí)梳理 分立特征 粒子散射實(shí)驗(yàn) 原子核 穩(wěn)定性 (多選)關(guān)于經(jīng)典電磁理論與原子

9、的核式結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是() A.經(jīng)典電磁理論很容易解釋原子的穩(wěn)定性 B.根據(jù)經(jīng)典電磁理論，電子繞原子核轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電子會(huì)不斷釋放能量，最后 被吸附到原子核上 C.根據(jù)經(jīng)典電磁理論，原子光譜應(yīng)該是連續(xù)的 D.原子的核式結(jié)構(gòu)模型徹底否定了經(jīng)典電磁理論 即學(xué)即用即學(xué)即用 解析答案 解析解析根據(jù)經(jīng)典電磁理論，電子繞原子核轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電子會(huì)不斷釋放能量，最后被 吸附到原子核上，原子不應(yīng)該是穩(wěn)定的，并且發(fā)射的光譜應(yīng)該是連續(xù)的.故正確答 案為B、C. BC 返回 例例1 (多選)關(guān)于光譜，下列說(shuō)法中正確的是() A.熾熱的液體發(fā)射連續(xù)譜 B.線狀譜和吸收光譜都可以對(duì)物質(zhì)進(jìn)行光譜分析 C.太陽(yáng)光譜中的

10、暗線，說(shuō)明太陽(yáng)中缺少與這些暗線相對(duì)應(yīng)的元素 D.發(fā)射光譜一定是連續(xù)譜 一、光譜和光譜分析典例精析 解析答案 解析解析熾熱的固體、液體和高壓氣體的發(fā)射光譜是連續(xù)光譜，故A正確； 線狀譜和吸收光譜都可以用來(lái)進(jìn)行光譜分析，B正確； 太陽(yáng)光譜中的暗線說(shuō)明太陽(yáng)大氣中含有與這些暗線相對(duì)應(yīng)的元素，C錯(cuò)誤； 發(fā)射光譜有連續(xù)譜和線狀譜，D錯(cuò)誤. AB 二、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律 例例2(多選)巴耳末通過(guò)對(duì)氫原子光譜的研究總結(jié)出巴耳末公式 ，n3,4,5，對(duì)此，下列說(shuō)法正確的是() 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)氫原子光譜的分析總結(jié)出巴耳末公式 D.

11、巴耳末公式反映了氫原子發(fā)光的分立性，其波長(zhǎng)的分立值并不是人為 規(guī)定的 解析答案 解析解析巴耳末公式是根據(jù)氫原子光譜總結(jié)出來(lái)的.氫原子光譜的不連續(xù)性反映了氫 原子發(fā)光的分立性，即輻射波長(zhǎng)的分立特征，選項(xiàng)C、D正確. CD 針對(duì)訓(xùn)練針對(duì)訓(xùn)練氫原子光譜巴耳末系最小波長(zhǎng)與最大波長(zhǎng)之比為() 解析解析由巴耳末公式 n3,4,5， 當(dāng)n時(shí)，有最小波長(zhǎng)1， 當(dāng)n3時(shí)，有最大波長(zhǎng)2， A 解析答案返回 1.(多選)有關(guān)原子光譜，下列說(shuō)法正確的是() A.原子光譜反映了原子結(jié)構(gòu)特征 B.氫原子光譜跟氧原子光譜是不同的 C.太陽(yáng)光譜是連續(xù)譜 D.鑒別物質(zhì)的成分可以采用光譜分析 達(dá)標(biāo)檢測(cè) 123 解析答案 解析解析

12、各種原子的發(fā)射光譜都是線狀譜，不同原子的線狀譜不同. 因此，線狀譜又稱為原子的特征譜線，所以A、B項(xiàng)正確； 鑒別物質(zhì)的成分可采用光譜分析，故選項(xiàng)D正確； 太陽(yáng)光通過(guò)太陽(yáng)大氣層后某些波長(zhǎng)的光被吸收，因此太陽(yáng)光譜是 吸收光譜，不是連續(xù)譜，C錯(cuò)誤. ABD 4 2.太陽(yáng)光譜中有許多暗線，它們對(duì)應(yīng)著某些元素的特征譜線，產(chǎn)生這 些暗線是由于() A.太陽(yáng)表面大氣層中缺少相應(yīng)的元素 B.太陽(yáng)內(nèi)部缺少相應(yīng)的元素 C.太陽(yáng)表面大氣層中存在著相應(yīng)的元素 D.太陽(yáng)內(nèi)部存在著相應(yīng)的元素 C 解析解析太陽(yáng)光譜中的暗線是由于太陽(yáng)發(fā)出的連續(xù)譜通過(guò)太陽(yáng)表面大氣 層時(shí)某些光被吸收造成的，因此，太陽(yáng)光譜中的暗線是由于太陽(yáng)表面 大氣層中存在著相應(yīng)的元素，故C正確，A、B、D均錯(cuò)誤. 解析答案 1234 3.關(guān)于線狀譜，下列說(shuō)法中正確的是() A.每種原子處在不同溫度下發(fā)光的線狀譜不同 B.每種原子處在不同的物質(zhì)中的線狀譜不同 C.每種原子在任何條件下發(fā)光的線狀譜都相同 D.兩種不同的原子發(fā)光的線狀譜可能相同 解析答案 解析解析每種原子都有自己的結(jié)構(gòu)，只能發(fā)出由內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的自己 的特征譜線，不會(huì)因溫度、物質(zhì)不同而改變，選項(xiàng)C正確. C 1234 4.(多選)