【物理】高中物理第三章原子結(jié)構(gòu)之謎3.3氫原子光譜教學(xué)案粵教版選修

1、第三節(jié)氫原子光譜 目標(biāo)定位 1. 明白氫原子光譜的特點(diǎn).2. 知道巴耳末公式及里德伯常量.3. 明白原子光譜及光譜分析的應(yīng)用一、巴耳末系1. 氫光譜的獲得在充有淡薄氫氣的放電管兩極間加上23 kv 的高壓，使氫氣放電，氫原子在電場(chǎng)的激發(fā)下發(fā)光，通過分光鏡觀看氫原子的光譜2. 光譜的特點(diǎn)(1) 氫原子光譜在可見光區(qū)內(nèi)有四條譜線，這些譜線是幾條分立的亮線(2) 氫原子受激發(fā)只能發(fā)出幾種特定頻率的光3. 氫原子光譜的試驗(yàn)規(guī)律119 / 9氫原子在可見光區(qū)的四條譜線的波長可用一個(gè)簡潔的公式巴耳末公式表示：1n2 ，n 3,4,5 ，6，式中的常數(shù)r稱為里德伯常量二、氫原子光譜的其他線系 r 22自從發(fā)

2、覺巴耳末系后， 人們又在紫外區(qū)、 紅外區(qū)及近紅外區(qū)發(fā)覺了氫原子的其他線系，分別是萊曼系、帕邢系、布喇開系、普豐德系，這些線系統(tǒng)一的公式為：1 r11m2n2 ，式中 m、n 均為正整數(shù)， 且 nm，此式稱為廣義巴耳末公式， 也可以表示為1 t m t n ，式中 t mrr m2， t n n2稱為光譜項(xiàng)三、原子光譜1. 原子光譜：某種原子的氣體通電后可以發(fā)光并產(chǎn)生固定不變的光譜，這種光譜稱為原子光譜2. 每種原子都有自己特定的原子光譜，不同的原子，其原子光譜均不相同3. 通過對(duì)光譜的分析可鑒別不同的原子，確定物體的化學(xué)組成并發(fā)覺新元素預(yù)習(xí)完成后，請(qǐng)把你疑問的問題記錄在下面的表格中問題 1問題

3、 2問題 3一、氫原子光譜的試驗(yàn)規(guī)律1. 氫原子的光譜從氫氣放電管可以獲得氫原子光譜，如圖1 所示圖 12. 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3. 巴耳末公式(1) 巴耳末對(duì)氫原子光譜的譜線進(jìn)行討論得到了下面的公式：1 r 1 1 ，n3,4,5 該公式稱為巴耳末公式22n2(2) 公式中只能取 n3的整數(shù)，不能連續(xù)取值，波長是分立的值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，也都滿意與巴耳末公式類似的關(guān)系式1【例 1 】在氫原子光譜的紫外區(qū)的譜線系中有多條譜線，試?yán)萌R曼系的公式 117 1r 1

4、2 n2 ， n 2,3,4 ，運(yùn)算紫外線的最長波和最短波的波長 r1.097 10 m 7 8答案1.21 10m9.10 10m解析依據(jù)萊曼系公式：1 r 1 1，n2,3,4 21n21可得 11r 12 n2當(dāng) n 2 時(shí)波長最長，其值為111171 3 3mr 12 22r1.097 10441.22 10 7 m.當(dāng) n時(shí)，波長最短，其值為111 8r1r 12 0 1.097 10 7 m9.12 10m.借題發(fā)揮在運(yùn)算氫原子發(fā)出的某一線系的光的波長時(shí)，需第一明確為哪一線系， 選用相應(yīng)111的公式 r a2 n2 ， n 的取值只能為整數(shù)且大于a.111針對(duì)訓(xùn)練 1 多項(xiàng) 以下關(guān)

5、于巴耳末公式 r 22n2 的懂得，正確選項(xiàng) a此公式是巴耳末在討論氫原子光譜特點(diǎn)時(shí)發(fā)覺的b公式中 n 可取任意值，故氫原子光譜是連續(xù)譜c公式中 n 只能取不小于 3 的整數(shù)值，故氫原子光譜是線狀譜d公式不但適用于氫原子光譜的分析，也適用于其他原子的光譜答案ac解析 此公式是巴耳末在討論氫原子光譜在可見光區(qū)的 4 條譜線中得到的， 只適用于氫原子光譜的分析， 且 n 只能取大于等于 3 的整數(shù)， 就 不能取連續(xù)值， 故氫原子光譜是線狀譜 二、光譜及光譜分析1. 光譜分類(1) 發(fā)射光譜物體直接發(fā)出的光通過分光后產(chǎn)生的光譜它分為連續(xù)譜和明線光譜 線狀譜 連續(xù)譜由連續(xù)分布的一切波長的光組成的光譜酷

6、熱的固體、 液體和高壓氣體的發(fā)射光譜是連續(xù)譜，如燈絲發(fā)出的光、酷熱的鋼水發(fā)出的光都形成連續(xù)譜線狀譜只含有一些不連續(xù)的亮線的光譜各種原子的發(fā)射光譜 由淡薄氣體發(fā)出 都是線狀譜每種原子都有自己的特點(diǎn)譜線，不同元素線狀譜不同(2) 吸取光譜高溫物體發(fā)出的白光通過溫度較低的物質(zhì)時(shí)，某些波長的光被該物質(zhì)吸取后產(chǎn)生的光譜 這種光譜的特點(diǎn)是在連續(xù)的背景上有如干條暗線這些暗線與特點(diǎn)譜線相對(duì)應(yīng)2. 光譜分析(1) 由于每種原子都有自己的特點(diǎn)譜線，因此可以依據(jù)光譜來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，這種方法叫做光譜分析(2) 可用于光譜分析的光譜：線狀譜和吸取光譜3. 太陽光譜的特點(diǎn)(1) 太陽光譜的特點(diǎn)：在連續(xù)譜的

7、背景上顯現(xiàn)一些不連續(xù)的暗線，是一種吸取光譜(2) 產(chǎn)生緣由：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)吸取它自己特點(diǎn)譜線的光【例 2】 多項(xiàng) 關(guān)于光譜和光譜分析，以下說法中正確選項(xiàng)a太陽光譜和白熾燈光譜都是連續(xù)譜 b霓虹燈產(chǎn)生的是線狀譜 c進(jìn)行光譜分析時(shí)，只能用明線光譜 d同一元素吸取光譜的暗線與線狀譜的位置是一一對(duì)應(yīng)的答案bd解析太陽光譜是吸取光譜， 可進(jìn)行光譜分析； 白熾燈光產(chǎn)生的是連續(xù)譜；霓虹燈管內(nèi)充有淡薄氣體，產(chǎn)生的光譜為線狀譜針對(duì)訓(xùn)練 2利用光譜分析的方法能夠鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，關(guān)于光譜分析，下列說法中正確選項(xiàng) a利用高溫物體的連續(xù)譜就可以鑒別其組成成分

8、b利用物質(zhì)的線狀譜就可鑒別其組成成分c高溫物體發(fā)出的光通過某物質(zhì)后的光譜上的暗線反映了高溫物體的組成成分d我們觀看月亮射來的光譜，可以確定月亮的化學(xué)組成答案b解析由于高溫物體的光譜包括了各種頻率的光，與其組成成分無關(guān)， 故 a 錯(cuò)誤； 某種物質(zhì)發(fā)光的 1 線狀譜中的明線是與某種原子發(fā)出的某頻率的光有關(guān)，通過這些亮線與原子的特點(diǎn) 譜線對(duì)比，即可確定物質(zhì)的組成成分，b 正確；高溫物體發(fā)出的光通過物質(zhì)后某些頻率的光被吸取而形成暗線，這些暗線與所經(jīng)物質(zhì)有關(guān)，與高溫物體無關(guān)，c 錯(cuò)誤；月亮反射到地面的光是太陽光譜， d項(xiàng)錯(cuò)誤光譜及光譜分析1. 多項(xiàng) 關(guān)于太陽光譜，以下說法正確選項(xiàng) a太陽光譜是吸取光譜b

9、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取后而產(chǎn)生的c依據(jù)太陽光譜中的暗線，可以分析太陽的物質(zhì)組成 d依據(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答案ab解析太陽光譜是吸取光譜由于太陽是一個(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取，從而使我們觀看到的太陽光譜是吸取 光譜， 所以分析太陽的吸取光譜，可知太陽大氣層的物質(zhì)組成，而某種物質(zhì)要觀看到它的吸取光譜，要求它的溫度不能太低，但也不能太高，否就會(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)原子吸取，故上述選項(xiàng)中正確選項(xiàng)

10、a、b.2. 對(duì)原子光譜，以下說法不正確選項(xiàng)a原子光譜是不連續(xù)的 b由于原子都是由原子核和電子組成的，所以各種原子的原子光譜是相同的c各種原子的原子結(jié)構(gòu)不同，所以各種原子的原子光譜也不相同 d分析物質(zhì)發(fā)光的光譜，可以鑒別物質(zhì)中含哪些元素答案b解析原子光譜為線狀譜， a 正確；各種原子都有自己的特點(diǎn)譜線，故b 錯(cuò)誤、 c 正確；據(jù)各種原子的特點(diǎn)譜線進(jìn)行光譜分析可鑒別物質(zhì)組成，d 正確氫原子光譜的試驗(yàn)規(guī)律3 多項(xiàng) 巴耳末通過對(duì)氫光譜的討論總結(jié)出巴耳末公式 r 22 n2 ，n 3,4,5 ，對(duì)此，以下說法正確選項(xiàng) 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

11、 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巴耳末公式反映了氫原子發(fā)光的分立性，其波長的分立值并不是人為規(guī)定的答案cd解析巴耳末公式是依據(jù)氫原子光譜總結(jié)出來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，即輻射波長的分立特點(diǎn)，選項(xiàng)c、d 正確4巴耳末系譜線波長滿意巴耳末公式 r 22 n2 ， n3,4,5 在氫原子光譜可見光11140036故 n3 時(shí)波長最大， max 5r； n 6 時(shí)對(duì)應(yīng)的可見光波長最小，正確min 2r，故 5， d9max8min111nmm. 當(dāng) m取定一個(gè)數(shù)值時(shí)，mn不同數(shù)值的 n 得出的譜線屬于同一個(gè)線系如： m 1， n2,3,4 組成的線系叫萊曼系；

12、m 2， n3,4,5 組成的線系叫巴耳末系； m 3， n4,5,6 組成的線系叫帕邢系； m 4， n5,6,7 組成的線系叫布喇開系； m 5， n6,7,8 組成的線系叫普豐德系；以上線系只有一個(gè)在紫外光區(qū)，這個(gè)線系是a萊曼系b帕邢系c布喇開系d普豐德系答案a解析在真空中， 電磁波的波長和頻率互成反比例關(guān)系，波長最長的頻率最小， 紫外光區(qū)的111頻率較大， 依據(jù)氫原子光譜譜線的波長公式：b、c、d 錯(cuò)誤 r m2 n2 得這個(gè)線系是萊曼系 故 a 正確，11113. 氫原子光譜除了巴耳末系外， 仍有萊曼系、 帕邢系等，其中帕邢系的公式為 r 32 n2 ，n 4、5、6， r1.10 10 7 m 1. 如已知帕邢系的氫原子光譜在紅外線區(qū)域，試求：(1) n 6 時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長； 6(2) 帕邢系形成的譜線在真空中的波速為多大？n