物理：183《氢原子光谱》精品

1、 第三节第三节 氢原子光谱氢原子光谱早在早在1717世纪，牛顿就发现了日光通过三棱世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的镜后的色散现象，并把实验中得到的彩色彩色光带光带叫做叫做光谱光谱一、光谱一、光谱光谱光谱是电磁辐射（不论是在可见光区域还是电磁辐射（不论是在可见光区域还是在不可见光区域）的波长成分和强度分是在不可见光区域）的波长成分和强度分布的记录。布的记录。发射光谱可分为两类：发射光谱可分为两类：连续光谱连续光谱和和线状光线状光谱谱。1.1.发射光谱发射光谱物体发光直接产生的光谱叫做物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。发射光谱。例如：白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢

2、例如：白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱水发出的光都形成连续光谱。 炽热的固体、液体及高压气体炽热的固体、液体及高压气体的光谱，是由的光谱，是由连连续续分布的一切波长的光组成的，这种光谱叫做分布的一切波长的光组成的，这种光谱叫做连续光谱连续光谱。（1）连续光谱）连续光谱（2）线状光谱）线状光谱 只含有一些只含有一些不连续的亮线不连续的亮线的光谱叫做线状光谱。线状光谱的光谱叫做线状光谱。线状光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是线状光谱。是线状光谱。线状光谱是线状

3、光谱是由游离状态的原子发射的由游离状态的原子发射的，也叫，也叫原原子光谱子光谱。各种元素都只能发出具有本身特征的某些波长的光，各种元素都只能发出具有本身特征的某些波长的光，线状线状光谱的谱线也叫原子的特征谱线。光谱的谱线也叫原子的特征谱线。2 吸吸 收收 光光 谱谱钠蒸气光谱中产生的一组暗线，每条光谱中产生的一组暗线，每条暗线的波长都跟那种气体原子暗线的波长都跟那种气体原子的特征谱线相对应。的特征谱线相对应。氢 气 的 吸 收 光 谱氢气氢气 高温物体发出的白光（其中包含连续分布的高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过物质时，一切波长的光）通过物质时，某些波长的光被某些波长的

4、光被物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。这表明，这表明，低温气体原子吸收的光，恰好就是这低温气体原子吸收的光，恰好就是这种原子在高温时发出的光。种原子在高温时发出的光。因此吸收光谱中的因此吸收光谱中的暗谱线与暗谱线与该原子发射光谱中的该原子发射光谱中的明线相对应明线相对应，也，也是原子的特征谱线。是原子的特征谱线。太阳的光谱是吸收光谱。太阳的光谱是吸收光谱。各种光谱各种光谱连续光谱连续光谱H的发射光的发射光谱谱钠的发射钠的发射光谱光谱钠的吸收钠的吸收光谱光谱太阳的吸太阳的吸收光谱收光谱光谱分析光谱分析 由于每种原子都有自己的特征谱线，因由于每种原子都有自己的特

5、征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定的化学组此可以根据光谱来鉴别物质和确定的化学组成。这种方法叫做光谱分析。成。这种方法叫做光谱分析。 原子光谱的不连续性反映出原子结构的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不连续性，所以光谱分析也可以用于探索原子的结构。子的结构。 光光 谱谱发射光谱发射光谱定义：由发光体直接产生的光谱定义：由发光体直接产生的光谱连续光谱连续光谱产生条件：产生条件：炽热的固体、液体炽热的固体、液体和和高压气体高压气体发发 光形成的光形成的光谱的形式：光谱的形式：连续连续分布，一切波长的光都有分布，一切波长的光都有线状光谱线状光谱（原子光谱

6、）（原子光谱）产生条件：产生条件：稀薄气体发光稀薄气体发光形成的光谱形成的光谱光谱形式：一些光谱形式：一些不连续的明线不连续的明线组成，不同组成，不同元素的明线光谱不同（又叫特征光谱）元素的明线光谱不同（又叫特征光谱）吸收光谱吸收光谱定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱光谱产生条件：产生条件：炽热的白光通过温度较白光低炽热的白光通过温度较白光低的气体后，的气体后，再再色散色散形成的形成的光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现出现一些暗线一些暗线（与（与特征谱线特征谱线相对应）相对应

7、） 各种光谱的特点及成因：氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。二、氢原子光谱二、氢原子光谱221111()3,4,5,.2Rnnm7巴耳末公式 R=1.10 10里德伯常量原子核式结构模型原子核式结构模型与与经典电磁理论经典电磁理论的矛盾的矛盾核外电子绕核运动核外电子绕核运动辐射电磁波辐射电磁波电子轨道半径连续变小电子轨道半径连续变小原子不稳定原子不稳定辐射电磁波频率连续变化辐射电磁波频率连续变化事实上事实上：原子是稳定的原子是稳定的原子光谱是线状谱原子光谱是线状谱卢瑟福原子核式模型无法解释氢原子光谱的规律。卢瑟福原子核式模型无法解释氢原子光谱的规律。课

8、堂效果检测：课堂效果检测：1 1 在实际生活中，我们可以通过光谱分析来鉴别在实际生活中，我们可以通过光谱分析来鉴别物质和物质的组成成分。例如某样本中一种元物质和物质的组成成分。例如某样本中一种元素的含量达到素的含量达到1010-10-10g g时就可以被检测到。那么我时就可以被检测到。那么我们是通过分析下列哪种谱线来鉴别物质和物质们是通过分析下列哪种谱线来鉴别物质和物质的组成成分的？的组成成分的？A A 连续谱连续谱B B 线状谱线状谱C C 特征谱线特征谱线D D 任意一种光谱任意一种光谱 （B CB C）2 2 下列说法正确的是：下列说法正确的是：A A 通过光栅或棱镜可以把光按波长展开，从而通过光栅或棱镜可以把光按波长展开，从而获得光的波长成分的记录，这就是光谱。即光获得光的波长成分的记录，这就是光谱。即光谱与光强度无关。谱与光强度无关。B B 通过光栅或棱镜可以把光按波长展开，从而通过光栅或棱镜可以把光按波长展开，从而获得光的波长成分和强度分布记录，这就是光获得光的波长成分和强度分布记录，这就是光谱。即光谱不仅记录了光的波长分布，还记录谱。即光谱不仅记录了光的波长分布，还记录了强度分布。了强度分布。C C 在研究太阳光谱时发现太阳光谱中有许多暗在研究太阳光谱时发现太阳光谱中有许多暗线，这说明了太阳内部缺少对应的元