第一單元氫原子光譜

第一單元氫原子光譜第1頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一

α粒子散射的實驗使我們知道原子具有核式結(jié)構(gòu),但電子在核的周圍怎樣運動?它的能量怎樣變化?這些還要通過其他事實認(rèn)識.第2頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一早在17世紀(jì)，牛頓就發(fā)現(xiàn)了日光通過三棱鏡后的色散現(xiàn)象，并把實驗中得到的彩色光帶叫做光譜第3頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一一、光譜用光柵或棱鏡可以把光按波長展開，獲得光的波長（頻率）成分和強度分布的記錄，即光譜。有時只是波長成分的記錄。（2）分類：發(fā)射光譜可分類：連續(xù)光譜和明線光譜。1.發(fā)射光譜（1）定義：物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜叫做發(fā)射光譜。第4頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一①連續(xù)光譜

A由波長連續(xù)分布的光組成的連在一起的光帶叫連續(xù)光譜。

特點：光譜看起來不是一條條分立的譜線，而是連在一起的光帶。即連續(xù)分布的包含有從紅光到紫光各種色光的光譜。B熾熱的固體、液體和高壓氣體的發(fā)射光譜是連續(xù)光譜。

例如白熾燈絲發(fā)出的光、燭焰、熾熱的鋼水發(fā)出的光都形成連續(xù)光譜。第5頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一②明線光譜

A只含有一些不連續(xù)的亮線的光譜叫做明線光譜。明線光譜中的亮線叫譜線，各條譜線對應(yīng)不同波長的光。B稀薄氣體或金屬的蒸氣的發(fā)射光譜是明線光譜。C

各種原子的發(fā)射光譜都是線狀譜，說明原子只能發(fā)出幾種特定頻率的光。不同原子的亮線位置不同，說明不同原子的發(fā)光頻率是不一樣的，因此這些亮線稱為原子的特征譜線。第6頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一

高溫物體發(fā)出的白光（其中包含連續(xù)分布的一切波長的光）通過物質(zhì)時，某些波長的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜，叫做吸收光譜。各種原子的吸收光譜中的每一條暗線都跟該種原子的發(fā)射光譜中的一條明線相對應(yīng)。這表明，低溫氣體原子吸收的光，恰好就是這種原子在高溫時發(fā)出的光。因此吸收光譜中的暗譜線，也是原子的特征譜線。太陽的光譜是吸收光譜。2吸收光譜第7頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一第8頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一

光譜發(fā)射光譜定義：由發(fā)光體直接產(chǎn)生的光譜連續(xù)光譜｛產(chǎn)生條件：熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)光形成的光譜的形式：連續(xù)分布，一切波長的光都有線狀光譜｛（原子光譜）產(chǎn)生條件：稀薄氣體、金屬蒸氣發(fā)光形成的光譜光譜形式：一些不連續(xù)的明線組成，不同元素的明線光譜不同（又叫特征光譜）吸收光譜定義：連續(xù)光譜中某些波長的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜產(chǎn)生條件：熾熱的白光通過溫度較白光低的氣體后，再色散形成的光譜形式：用分光鏡觀察時，見到連續(xù)光譜背景上出現(xiàn)一些暗線（與特征譜線相對應(yīng)）

3小結(jié)：各種光譜的特點及成因：第9頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一（1）由于每種原子都有自己的特征譜線，因此可以根據(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）光譜分析法由基爾霍夫開創(chuàng)的。

（3）優(yōu)點：靈敏度高。樣本中一種元素的含量達到10-10g時就可以被檢測到。（4）同種物質(zhì)吸收光譜中的暗線與它明線光譜中的明線相對應(yīng)，明線光譜和吸收光譜中的譜線都是原子的特征光譜，都可以用于光譜分析。

4光譜分析第10頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一

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11頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一氫原子是最簡單的原子，其光譜也最簡單。二、氫原子光譜的實驗規(guī)律氣體放電管：玻璃管中的稀薄氣體的分子在強電場的作用下會電離，成為自由移動的正負(fù)電荷，于是氣體變成導(dǎo)體，導(dǎo)電時會發(fā)光。這樣的裝置叫做氣體放電管。第12頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一除了巴耳末系，后來發(fā)現(xiàn)的氫光譜在紅外和紫個光區(qū)的其它譜線也都滿足與巴耳末公式類似的關(guān)系式。1885年，巴耳末對當(dāng)時已知的，在可見光區(qū)的14條譜線作了分析，發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長可以用一個公式表示：第13頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一按經(jīng)典物理學(xué)電子繞核旋轉(zhuǎn)，作加速運動，電子將不斷向四周輻射電磁波，它的能量不斷減小，從而將逐漸靠近原子核，最后落入原子核中。但事實上原子是個穩(wěn)定的系統(tǒng)。盧瑟福原子核式模型正確地指出了原子核的存在，很好地解釋了α粒子散射實驗。但是。經(jīng)典物理學(xué)既無法解釋原子的穩(wěn)定性，又無法解釋原子光譜的分立特征。三、經(jīng)典理論的困難第14頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一

軌道及轉(zhuǎn)動頻率不斷變化，輻射電磁波頻率也是連續(xù)的，原子光譜應(yīng)是連續(xù)的光譜。而實際上看到的是分立的線狀譜。

這些矛盾說明盡管經(jīng)典物理學(xué)理論可以很好地應(yīng)用宏觀物休，但它不能解釋原子世界的現(xiàn)象，引入新觀念是必要的。第15頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一課堂效果檢測：1在實際生活中，我們可以通過光譜分析來鑒別物質(zhì)和物質(zhì)的組成成分。例如某樣本中一種元素的含量達到10-10g時就可以被檢測到。那么我們是通過分析下列哪種譜線來鑒別物質(zhì)和物質(zhì)的組成成分的？A連續(xù)譜B線狀譜C特征譜線D任意一種光譜

（BC）第16頁，共18頁，2023年，2月20日，星期一2下列說法正確的是：A通過光柵或棱鏡可以把光按波長展開，從而獲得光的波長成分的記錄，這就是光譜。即光譜與光強度無關(guān)。B通過光柵或棱鏡可以把光按波長展開，從而獲得光的波長成分和強度分布記錄，這就是光譜。即光譜不僅記錄了光的波長分布，還記錄了強度分布。C在研究太陽光譜時發(fā)現(xiàn)太陽光譜中有許多暗線，這說明了太陽內(nèi)部缺少對應(yīng)的元素。D在研究太陽光譜時發(fā)現(xiàn)太陽光譜中有許多暗線，這些暗線與某些元素的特征譜線相對應(yīng)，這說明了太陽大氣層內(nèi)存在對應(yīng)的元素。