2019高中物理 第十八章 原子结构 3 氢原子光谱课件 新人教版选修3-5

1、自 主 学 习 基 础 知 识 3 氢原子光谱 学习目标1.了解光谱、连续谱和线状谱等概 念(重点)2.知道氢原子光谱的实验规律(重点) 3.知道经典物理的困难在于无法解释原子的稳定性和 光谱分立特征(难点) 合 作 探 究 重 难 疑 点 课 时 作 业 解 题 技 巧 素 养 培 优 1定义 用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按_展 开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即 光谱 2分类 (1)线状谱：由一条条的_组成的光谱 (2)连续谱：由连在一起的_组成的光 谱 波长 亮线 光带 3特征谱线 各种原子的发射光谱都是_，且不同原 子的亮线位置_，故这些亮线称为原子的 _谱线 4光谱分析

2、(1)定义：利用原子的_来鉴别物质和 确定物质的组成成分 (2)优点：灵敏度高 线状谱 不同特征 特征谱线 为什么用棱镜可以把各种颜色的光展开？ 【提示】不同颜色的光在棱镜中的折射率 不同，因此经过棱镜后的偏折程度也不同 内部 2气体发光原理 (1)气体放电：玻璃管中稀薄气体在强电场的 作用下会电离，形成自由移动的正负电荷，于是 气体变成导体，导电时会发光 (2)氢光谱：从氢气放电管可以获得氢原子光 谱 分立 1氢原子光谱是利用氢气放电管获得的( ) 2由巴耳末公式可以看出氢原子光谱是线光 谱( ) 3在巴耳末公式中，n值越大，氢光谱的波 长越长( ) 稳定性 分立 原子 【提示】根据经典理论

3、，原子可以辐射各种频率的光，即原 子的光谱应该总是连续的实际看到的原子的光谱是分立的线状谱 预习完成后，请把你认为难以解决的问题记 录在下面的表格中 问题问题1 问题问题2 问题问题3 问题问题4 学生分组探究一光谱的分类和不同特征 第1步探究分层设问，破解疑难 1某种原子线状光谱中的亮线与其吸收光谱 中的暗线具有什么关系？ 【提示】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 2利用光谱分析能不能探索原子的结构？ 【提示】能原子光谱的不连续性反映出 原子结构的不连续性，所以光谱分析也可以用于 探索原子的结构 第2步结论自我总结，素能培养 1光谱的分类 (1)发射光谱：物质发光直

4、接获得的光谱，分 为连续光谱和线状光谱(或原子光谱) (2)吸收光谱：连续光谱中某些波长的光被物 质吸收后产生的光谱 2几种光谱的比较 比比 较光谱较光谱 产生条件产生条件光谱形式光谱形式应用应用 线状光线状光 谱谱 稀薄气体发光稀薄气体发光 形成的光谱形成的光谱 一些不连续的明线一些不连续的明线 组成，不同元素的组成，不同元素的 明线光谱不同明线光谱不同(又叫又叫 特征光谱特征光谱) 可用于光谱可用于光谱 分析分析 连续光连续光 谱谱 炽热的固体、炽热的固体、 液体和高压气液体和高压气 体发光形成的体发光形成的 连续分布，一切波连续分布，一切波 长的光都有长的光都有 不能用于光不能用于光 谱

5、分析谱分析 吸收光吸收光 谱谱 炽热的白光通炽热的白光通 过温度较白光过温度较白光 低的气体后，低的气体后， 再色散形成的再色散形成的 用分光镜观察时，用分光镜观察时， 见到连续光谱背景见到连续光谱背景 上出现一些暗线上出现一些暗线(与与 特征谱线相对应特征谱线相对应) 可用于光谱可用于光谱 分析分析 3.太阳光谱 (1)太阳光谱的特点：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

6、就形成了连续 谱背景下的暗线 4光谱分析 (1)优点：灵敏度高，分析物质的最低量达 1010 g. (2)应用： 应用光谱分析发现新元素； 鉴别物体的物质成分：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； 应用光谱分析鉴定食品优劣 第3步例证典例印证，思维深化 以下说法正确的是() A进行光谱分析可以用连续光谱，也可以 用吸收光谱 B光谱分析的优点是非常灵敏而且迅速 C分析某种物质的化学组成可以对这种物 质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气取得的 吸收光谱进行分析 D摄下月球的光谱可以分析出月球上有哪 些元素 【思路点拨】解答此题应注意如下两点： (1)光谱分析只能用线状谱

7、(2)光谱分析的方法是用白光照射被鉴定物质 的低压蒸气 【解析】进行光谱分析不能用连续光谱， 只能用线状光谱或吸收光谱；光谱分析的优点是 灵敏而迅速；分析某种物质的组成，可用白光照 射其低压蒸气产生的吸收光谱进行；月球不能发 光，它只能反射太阳光，故其光谱是太阳光谱， 不是月球的光谱，不能用来分析月球上的元 素故B正确 【答案】B 光谱问题的分析方法 1连续谱和线状谱同属发射光谱 (1)连续谱由炽热的固体、液体和高压气体直 接发光形成，光谱为一条光带，含有各种频率的 光 (2)线状谱是由稀薄气体或金属蒸汽产生的，光谱是 一些不连续的亮线，仅含有一些特定频率的光线状谱 中每条光谱线对应着一种频率

8、，不同元素的原子产生的 线状谱不同，因而可以用线状谱来确定物质的成分 2太阳光谱是吸收光谱 吸收光谱是由高温物体发出的白光通过低温物质， 某些波长的光被吸收后产生的光谱光谱在连续谱的背 景下有若干暗线，而这些暗线与线状谱的亮线一一对应， 因而吸收光谱中的暗线也是该元素原子的特征谱线 第4步巧练精选习题，落实强化 1(多选)(2014大庆高二检测)通过光栅或棱 镜获得物质发光的光谱，光谱() A按光的波长顺序排列 B按光的频率顺序排列 C按光子质量的大小排列 D按光子能量的大小排列 【解析】由于光谱是将光按波长展开，而 波长与频率相对应，故A、B正确；光子没有质量， 故C错误；由爱因斯坦的光子说

9、可知，光子的能 量与光子频率相对应，D正确 【答案】ABD 2(多选)关于太阳光谱，下列说法正确的是( ) A太阳光谱是吸收光谱 B太阳光谱中的暗线，是太阳光经过太阳 大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的 C根据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳 的物质组成 D根据太阳光谱中的暗线，可以分析地球 大气层中含有哪些元素 【解析】太阳光谱是吸收光谱因为太阳是一个高温物 体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，会被太阳大 气层中的某些元素的原子吸收，从而使我们观察到的太阳光谱 是吸收光谱，所以分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物 质组成，而某种物质要观察到它的吸收光谱，要求它的温度不 能太低，

10、但也不能太高，否则会直接发光，由于地球大气层的 温度很低，所以太阳光通过地球大气层时不会被地球大气层中 的物质原子吸收上述选项中正确的是A、B. 【答案】AB 学生分组探究二氢原子光谱的规律和应用 第1步探究分层设问，破解疑难 1巴耳末是依据核式结构理论总结出巴耳末 公式的吗？ 【提示】不是巴耳末公式是由当时已知 的可见光中的部分谱线总结出来的，不是依据核 式结构理论总结出来的 2根据巴耳末公式可知氢原子发光的波长是 分立值，它是人为规定的吗？ 【提示】不是巴耳末公式准确反映了氢 原子发光的实际波长，其波长的分立值并不是人 为规定的 第2步结论自我总结，素能培养 1氢原子的光谱： 从氢气放电管

11、可以获得氢原子光谱，如图 1831所示 图1831 2氢原子光谱的特点：在氢原子光谱图中的 可见光区内，由右向左，相邻谱线间的距离越来 越小，表现出明显的规律性 4其他谱线：除了巴耳末系，氢原子光谱在 红外和紫外光区的其他谱线，也都满足与巴耳末 公式类似的关系式 第3步例证典例印证，思维深化 (2)n的取值越大，对应的波长越短 【答案】当n3时，波长最长为6.5510 7 m 当n时，波长最短为3.64107 m A巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末 公式 B巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性 C巴耳末依据氢光谱的分析总结出巴耳末 公式 D巴耳末公式准确反映了氢原子发光的分 立性，其波长的分立

12、值并不是人为规定的 【解析】由于巴耳末是利用当时已知的、 在可见光区的4条谱线做了分析总结出的巴耳末公 式，并不是依据核式结构理论总结出来的，巴耳 末公式反映了氢原子发光的分立性，也就是氢原 子实际只有若干特定频率的光，由此可知C、D正 确 【答案】CD 【解析】此公式是巴耳末在研究氢原子光 谱在可见光区的四条谱线中得到的，只适用于氢 原子光谱的分析，A对，D错；公式中n只能取大 于等于3的整数，不能连续取值故氢原子光谱 是线状谱，B错，C对 【答案】AC 射某种金属进行光电效应实验，当用赖曼系 波长最长的光照射时，遏止电压的大小为U1，当 用巴耳末系波长最短的光照射时，遏止电压的大 小为U2，已知电子电荷量的大小为e，真空中的光 速为c，试求：普朗克常量和该种金属的逸出功 【解析】设金属的逸出功为W0，光电效应 所产生的光电子最大初动能为Ekm， 由动能定理知：EkmeU， 由题中所给公式有： 先听名师指津 本题属于学科内的综合问题，光谱和光电效 应规律相联系只能通过波长，即发生光电效应时 入射光的波长等于对应光谱的波长，另外要