高中物理第三章原子结构之谜第三节氢原子光谱同步备课教学案粤教版选修

1、第三节氢原子光谱 学习目标 1.知道什么是光谱，能说出连续谱和线状谱的区别.2. 能记住氢原子光谱的实验规律一、氢原子光谱的实验规律 导学探究 如图 1 所示为氢原子的光谱图 1(1) 仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？(2) 阅读课本，指出氢原子光谱的谱线波长具有什么规律？答案 (1) 从右至左，相邻谱线间的距离越来越小111(2) 可见光区域的四条谱线的波长满足巴耳末公式： R( 22 n2) ，n 3,4,5 ， 知识梳理 1某种原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的光谱，这种光谱被称为原子光谱11172巴耳末公式： R( 22 n2) ，n3,4,5式中 R叫做里德伯常量， 实验值为

2、 R1.097 ×10m1.(1) 公式特点：第一项都是12 ；21 / 8(2) 巴耳末公式说明氢原子光谱的波长只能取分立值，不能取连续值 巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征3广义巴耳末公式：111和均为正整数，且n .(22) ，式中R mnm nm 即学即用 判断下列说法的正误(1) 光是由原子核内部的电子运动产生的，光谱研究是探索原子核内部结构的一条重要途径(×)(2)稀薄气体的分子在强电场的作用下会电离，使气体变成导体( )(3)巴耳末公式中的n 既可以取整数也可以取小数 ( ×)二、原子光谱和光谱分析1光谱的分类和比较光

3、谱分类产生条件光谱形式炽热固体、液体和高压气体发连续谱连续分布，一切波长的光都有发射光形成光谱线状谱一些不连续的亮线组成 不同元素谱( 原子光谱 )稀薄气体发光形成线不同 ( 又叫特征谱线 )炽热的白光通过温度较低的气用分光镜观察时， 见到连续谱背景上吸收光谱体后，某些波长的光被吸收后出现一些暗线 ( 与特征谱线对应 )形成2光谱分析由于每种原子都有自己的特征谱线，可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法称为光谱分析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) 产生原因： 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

4、收它自己特征谱线的光，这就形成了连续谱背景下的暗线 即学即用 判断下列说法的正误(1) 各种原子的发射光谱都是连续谱( × )(2) 不同原子的发光频率是不一样的( )(3) 线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质( × )2 / 8一、氢原子光谱的实验规律例 1( 多选 ) 巴耳末通过对氢原子光谱的研究总结出巴耳末公式1 (11n22n2 ) ，R3,4,5，对此，下列说法正确的是()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巴耳末依据氢原子光谱的分析总结出巴耳末公式D巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，其波长的分立值并不是人为规定的答案CD

5、解析巴耳末公式是根据氢原子光谱总结出来的氢原子光谱的不连续性反映了氢原子发光的分立性，即辐射波长的分立特征，选项C、D 正确针对训练1氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为()5472A. 9B. 9C.9 D.9答案A111解析由巴耳末公式 R 22 n2n 3,4,5 ，1 1当 n时，有最小波长 1， R 2，1 2当 n3时，有最大波长 2，111，得15 R2 22 .2239二、光谱和光谱分析1光谱的分类连续谱发射光谱光谱线状谱吸收光谱2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： a. 发现新元素； b. 鉴别物体的物质成分(3) 用于光谱分

6、析的光谱：线状谱和吸收光谱例 2 ( 多选 ) 下列关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是 ( ) A太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱B煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱C进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续谱3 / 8D我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分答案BC解析太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续谱经过太阳大气层时产生的吸收光谱，正是太阳发出的光谱被太阳大气层中存在的对应元素吸收所致，白炽灯发出的是连续谱，选项 A 错误；月球本身不会发光，靠反射太阳光才能使我们看到它，所以不能通过光谱分析鉴别月球的物质成分，选项D错误；光谱分析只能是线状谱或吸收光谱，连续谱是不能用来进行

7、光谱分析的，所以选项C 正确；煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱，选项B正确针对训练2关于光谱，下列说法正确的是()A一切光源发出的光谱都是连续谱B一切光源发出的光谱都是线状谱C稀薄气体发光形成的光谱是线状谱D白光通过钠蒸气产生的光谱是线状谱答案C解析由于物质发光的条件不同，得到的光谱不同，故 A、B 错误；稀薄气体发光形成的光谱为线状谱， C 正确；白光通过钠蒸气产生的光谱是吸收光谱，D错误 .1111 ( 多选 ) 下列关于巴耳末公式 R 22 n2 的理解，正确的是 ()A此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的B公式中 n 可取任意值，故氢原子光谱是连续谱C公式中

8、n 只能取大于或等于3 的整数值，故氢原子光谱是线状谱D公式不仅适用于氢原子光谱的分析，还适用于其他原子光谱的分析答案AC解析巴耳末公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的，故A 选项正确；公式中的n 只能取大于或等于3 的整数值， 故氢光谱是线状谱，B 选项错误， C 选项正确； 巴耳末公式只适用于氢光谱的分析，不适用于其他原子光谱的分析，D 选项错误2 ( 多选 ) 关于光谱，下列说法中正确的是()A炽热的液体发射连续谱B线状谱和吸收光谱都可以对物质进行光谱分析C太阳光谱中的暗线，说明太阳中缺少与这些暗线相对应的元素D发射光谱一定是连续谱4 / 8答案AB解析炽热的固体、液体和高压气体的发射光

9、谱是连续谱，故A 正确；线状谱和吸收光谱都可以用来进行光谱分析， B 正确；太阳光谱中的暗线说明太阳大气中含有与这些暗线相对应的元素， C错误；发射光谱有连续谱和线状谱，D 错误3利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析， 下列说法中正确的是()A利用高温物体的连续谱就可以鉴别其组成成分B利用物质的线状谱就可以鉴别其组成成分C高温物体发出的光通过某物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分D我们观察月亮射来的光的光谱，可以确定月亮的化学组成答案B解析由于高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，故A 错误；某种物质发光的线状谱中的亮线与某种原子发出的某频率的

10、光有关，通过这些亮线与原子的特征谱线对照，即可确定物质的组成成分，B 正确；高温物体发出的光通过其他物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线与所经物质有关，与高温物体无关，C 错误；月亮反射到地面的光是太阳光， D 错误4根据巴耳末公式， 可求出氢原子光谱在可见光的范围内波长最长的2 条谱线， 其波长分别为 654.55 ×10 9 m 和 484.85 ×10 9m，求所对应的n 值答案n1 3 n24111解析据巴耳末公式 R 22 n2 ， n 3,4,5 ，得17×11，22654.55 ×10 91.10 ×102 n1191.1

11、0 ×107×11，484.85 ×10222n2解得 n1 3， n2 4.一、选择题 (1 7 题为单选题，8 10 题为多选题 )1关于原子光谱，下列说法中不正确的是()A原子光谱是不连续的B由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的C由于各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同D分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素5 / 8答案B解析原子光谱为线状谱，A 正确；各种原子都有自己的特征谱线，故B 错， C对；根据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成由此知A、 C、D 说法正确， B 说法错误2巴耳末公式简洁

12、显示了氢原子光谱的()A分立特征B连续特征C既连续又分立D既不连续又不分立答案A解析巴耳末公式中的n 只能取正整数，得到的波长是一些分立的值3下列对于巴耳末公式的说法正确的是()A所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应B巴耳末公式只确定了氢原子发光中可见光部分的光的波长C巴耳末公式确定了氢原子发光中一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光D巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长答案C解析巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种光的波长，也不能描述其他原子的发光，A、D 错误；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， 但它适用于整个巴耳末线系，该

13、线系包括可见光和紫外光，B 错误，C 正确4下列关于光谱的说法正确的是()A炽热固体、液体和高压气体发出的光形成连续谱B对月光作光谱分析可以确定月亮的化学组成C气体发出的光只能产生线状谱D甲物质发出的光通过低温的乙物质蒸气可得到甲物质的吸收光谱答案A5太阳光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于()A太阳表面大气层中缺少相应的元素B太阳内部缺少相应的元素C太阳表面大气层中存在着相应的元素D太阳内部存在着相应的元素答案C解析太阳光谱中的暗线是由于太阳发出的连续谱通过太阳表面大气层时某些光被吸收造成的，因此，太阳光谱中的暗线是由于太阳表面大气层中存在着相应的元素，故C 正

14、确， A、B、D 均错误6 / 8E16氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的光子能量为E1，其次为 E2，则为 ()E2202723A. 27B. 20C.3D.2答案A111解析 由 R 22 n2得：1 1 1当 n3 时，波长最长， 1 R 22 32 ，1 1 1当 n4 时，波长次之， 2 R 22 42 ，解得： 127c得：E122020，由 E h . 2E21277如图 1 甲所示的a、 b、 c、 d 为四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为()图 1A a 元素B b 元素C c 元素D d 元素答案B解析把矿物的线状谱与几种

15、元素的特征谱线进行对照，b 元素的谱线在该线状谱中不存在，故选项 B 正确，与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素8关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是()A发射光谱包括连续谱和线状谱B太阳光谱是连续谱，氢光谱是线状谱C只有线状谱可用作光谱分析D光谱分析帮助人们发现了许多新元素答案AD解析光谱分为发射光谱和吸收光谱，发射光谱分为连续谱和线状谱，A 正确；太阳光谱是吸收光谱， B 错误；线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析，C 错误；光谱分析可以精确分析物质中所含元素，并能帮助人们发现新元素，D 正确9要得到钠元素的特征谱线，下列做法正确的是()A使固体钠在空气中燃烧7 / 8B将

16、固体钠高温加热成稀薄钠蒸气C使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸气D使炽热固体发出的白光通过高温钠蒸气答案BC解析炽热固体发出的是连续谱，燃烧固体钠不能得到特征谱线，A 错误；稀薄气体发光产生线状谱， B 正确；强烈的白光通过低温钠蒸气时，某些波长的光被吸收产生钠的吸收光谱，C 正确， D 错误10关于经典电磁理论与氢原子光谱之间的关系，下列说法正确的是()A经典电磁理论很容易解释原子的稳定性B根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上C根据经典电磁理论，原子光谱应该是连续的D氢原子光谱彻底否定了经典电磁理论答案BC解析根据经典电磁理论：电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上，原子不应该是稳定的，并且发射的光谱应该是连续的氢原子光谱并没有完全否定经典电磁理论，而是引入了新的概念故正确答案为B、 C.二、非选择题11111氢原子光谱除了巴耳末系外， 还有赖曼系、 帕邢系等， 其中帕邢系的公式为 R 32n2 ，n 4、5、6， R1.10 ×10 7 m1. 若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求：(1) n6 时，对应的波长；(2) 帕邢系形成