高中物理选修3-3第十八章第三节氢原子光谱

1、知识回顾知识回顾 十八章第一节电子的发现十八章第一节电子的发现1 1、电子的发现（、电子的发现（汤姆孙汤姆孙）：）：a a、如何判断？、如何判断？b b、结论？、结论？2 2、电子的电荷（、电子的电荷（密立根密立根“油滴实验油滴实验”）a a、电荷是电荷是量子化量子化的的b b、电子电子的的电荷电荷：e=1.6e=1.602021010-19-19C C 电子的质量电子的质量：m me e=9.1=9.11010-31-31kgkg1 1、枣糕模型：汤姆孙、枣糕模型：汤姆孙2 2、粒子散射实验粒子散射实验绝大多数绝大多数的的粒子粒子少数少数粒子粒子极少数的极少数的粒子粒子知识回顾知识回顾 第二

2、节第二节原子的核式结构模型原子的核式结构模型3 3、原子核式结构模型、原子核式结构模型 电子绕体积很小、但质量达几乎原子质量全部的正电子绕体积很小、但质量达几乎原子质量全部的正电体外做圆周运动电体外做圆周运动4 4、原子核半径、原子核半径R R：1010-15-15m m 原子半径：原子半径： 10 10-10-10m m第十八章第三节第十八章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镜后的色散世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的现象，并把实验中得到的彩色光带彩色光带叫做叫做光谱光谱1 1、光谱、光谱3 3、经典理论解释的困难、经典理论解

3、释的困难2 2、氢原子光谱实验规律、氢原子光谱实验规律分光镜分光镜三棱镜平行光管标度管观察管钠光灯1 1、光谱、光谱3 3、经典理论解释的困难、经典理论解释的困难2 2、氢原子光谱实验规律、氢原子光谱实验规律一、光谱一、光谱 光谱光谱是用光栅或棱镜可以把光是用光栅或棱镜可以把光按波长按波长展开，获得光展开，获得光按按波长（或频率）成分和强度分布波长（或频率）成分和强度分布的记录。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谱线状光谱。 （简称连续谱和线状谱）（简称连续谱和线状谱）1.1.光谱的分类光谱的分类 1.1 1.1发射光谱：发射光谱： 物体发光直接产生的

4、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。1 1、光谱、光谱3 3、经典理论解释的困难、经典理论解释的困难2 2、氢原子光谱实验规律、氢原子光谱实验规律1.1.1连续光谱连续光谱(1)(1)定义：定义： 由由连续连续分布的分布的一切波长一切波长的光组成的，这种光谱叫做的光组成的，这种光谱叫做连续光谱连续光谱(2)(2)产生：产生：炽热的固体、液体及高压气体发射炽热的固体、液体及高压气体发射的光谱的光谱例例: :白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水发出的光都白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水发出的光都 形成连续光谱。形成连续光谱。1 1、光谱、光谱3 3、经典理论解释的困难、经典理论解

5、释的困难2 2、氢原子光谱实验规律、氢原子光谱实验规律1.1.21.1.2线状谱：线状谱：（1 1）定义：定义： 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谱。的光谱叫做线状谱。线状谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。线状谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。（2 2）产生：产生：稀薄气体或金属蒸气的发射光谱稀薄气体或金属蒸气的发射光谱是是线状光谱线状光谱 线状谱是线状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，也叫原子光谱原子光谱例：光谱管、霓虹灯、烧钠盐形成的钠蒸汽对应的光谱例：光谱管、霓虹灯、烧钠盐形成的钠蒸汽对应的光谱 都称作是线状光谱都称作是

6、线状光谱1 1、光谱、光谱3 3、经典理论解释的困难、经典理论解释的困难2 2、氢原子光谱实验规律、氢原子光谱实验规律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，线状谱的谱线也叫原子的特征谱线。线状谱的谱线也叫原子的特征谱线。1 1、光谱、光谱3 3、经典理论解释的困难、经典理论解释的困难2 2、氢原子光谱实验规律、氢原子光谱实验规律1.2 吸收光谱吸收光谱（1 1）定义：）定义： 白光白光通过通过低温低温物质时，物质时，某些波长的光被物质某些波长的光被物质吸吸收收后产生的后产生的，与该物质线状谱亮线与该物质线状谱亮线相对应的暗线相对应的暗线的光

7、的光谱，叫做谱，叫做吸收光谱吸收光谱。 （或称为（或称为该低温物体该低温物体的原子特征光谱）的原子特征光谱）例：例：太阳光谱太阳光谱1 1、光谱、光谱3 3、经典理论解释的困难、经典理论解释的困难2 2、氢原子光谱实验规律、氢原子光谱实验规律氢气1 1、光谱、光谱3 3、经典理论解释的困难、经典理论解释的困难2 2、氢原子光谱实验规律、氢原子光谱实验规律氢 气 的 吸 收 光 谱钠钠 的的 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暗线的波长都跟该种该种气体原子气体原子的特征谱线相对应。的特征谱线相对应。1 1、光谱、光谱3 3、经典理论解释

8、的困难、经典理论解释的困难2 2、氢原子光谱实验规律、氢原子光谱实验规律太阳光的太阳光的吸收光谱吸收光谱钠的吸收光谱钠的吸收光谱连续光谱连续光谱氢的线状光谱氢的线状光谱钠的线状光谱钠的线状光谱1 1、光谱、光谱3 3、经典理论解释的困难、经典理论解释的困难2 2、氢原子光谱实验规律、氢原子光谱实验规律1.31.3光谱分析光谱分析 1.3.1 1.3.1定义定义 由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来据光谱来鉴别物质和确定的化学组成鉴别物质和确定的化学组成。这种方法叫做。这种方法叫做光谱分析。光谱分析。 原子光谱的原子光谱的不连续性不连续性反

9、映出反映出原子结构的不连续性，原子结构的不连续性，所以光谱分析也可以用于探索所以光谱分析也可以用于探索原子的结构。原子的结构。研究太阳高层大研究太阳高层大气层所含元素气层所含元素1 1、光谱、光谱3 3、经典理论解释的困难、经典理论解释的困难2 2、氢原子光谱实验规律、氢原子光谱实验规律1.3.21.3.2关于光谱分析的说明关于光谱分析的说明（1 1）适用对象：）适用对象：线状线状光谱和光谱和吸收吸收光谱。光谱。（2 2）光谱分析法由基尔霍夫开创的。）光谱分析法由基尔霍夫开创的。 （3 3）优点：）优点：灵敏度高而迅速灵敏度高而迅速。（4 4） 应用：发现应用：发现新元素新元素和研究和研究天体

10、的化学天体的化学组成组成1 1、光谱、光谱3 3、经典理论解释的困难、经典理论解释的困难2 2、氢原子光谱实验规律、氢原子光谱实验规律二、氢原子光谱的实验规二、氢原子光谱的实验规律律2.12.1气体放电管气体放电管 玻璃管中的稀薄气体的玻璃管中的稀薄气体的分子分子在在强电场强电场的作用下会的作用下会电离电离，成为自由移动的，成为自由移动的正负电荷正负电荷，于是气体变成导体，导电时，于是气体变成导体，导电时会会发光发光。这样的装置叫做气体放电管。这样的装置叫做气体放电管。1 1、光谱、光谱3 3、经典理论解释的困难、经典理论解释的困难2 2、氢原子光谱实验规律、氢原子光谱实验规律1 1、光谱、光

11、谱3 3、经典理论解释的困难、经典理论解释的困难2 2、氢原子光谱实验规律、氢原子光谱实验规律光谱管光谱管巴耳末巴耳末公式公式2.22.2氢原子光谱氢原子光谱)121(122nR里德伯常量：里德伯常量：R=1.10R=1.1010107 7m m-1-1n n：3,4,53,4,5说明：说明：a、仅仅适用于适用于氢原子氢原子光谱分析光谱分析 1 1、光谱、光谱3 3、经典理论解释的困难、经典理论解释的困难2 2、氢原子光谱实验规律、氢原子光谱实验规律n n只取整数，不连续，波长只取整数，不连续，波长也只有分立值，反映也只有分立值，反映辐射波长的辐射波长的分立特性分立特性)111(122nR)1

12、31(122nR)141(122nR其他线系其他线系)121(122nR紫外紫外 莱曼系莱曼系可见光可见光 巴尔末系巴尔末系红外红外 帕邢系帕邢系 布拉开系布拉开系n=2、3、4n=3、4、5n=4、5、6n=5、6、71 1、光谱、光谱3 3、经典理论解释的困难、经典理论解释的困难2 2、氢原子光谱实验规律、氢原子光谱实验规律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辐射电磁波频率连续变化辐射电磁波频率连续变化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事实上事实上：原子是稳定的原子

13、是稳定的 原子光谱是线状谱原子光谱是线状谱新思想新思想1 1、光谱、光谱3 3、经典理论解释的困难、经典理论解释的困难2 2、氢原子光谱实验规律、氢原子光谱实验规律光光 谱谱发射光谱发射光谱吸收光谱吸收光谱定义：定义：由发光体由发光体直接直接产生的光谱产生的光谱分类分类连续光谱连续光谱产生条件：产生条件：炽热的固体炽热的固体、液体液体和和高压气高压气 体体发光形成的发光形成的形式：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产生条件：产生条件：稀薄气体稀薄气体发光形成的光谱发光形成的光谱形式：形式：一些一些不连续不连续的的明线明线组成，不同元组成，不同元素的明线光谱不同