2023学年完整公开课版氢原子光谱

第十八章原子结构第3节氢原子光谱

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红外光谱在宝玉石检测中的应用宝玉石检测基本上是采用无损伤方式，随着宝玉石工艺的不断革新发展，人工优化改善充填技术日益提高．在宝玉石检测中任何检测手段的应用，在某些方面都存在局限性，红外光谱也不例外．红外光谱正常的矿物检测样品制备，是先将矿物研磨成粉末状，再渗入白色粉末状溴化钾共同研磨，在压片机上压制成测试圆形薄片，然而宝玉石饰品不可能研磨制备，因而饰品需有一个以上或更多的抛光平面进行测试，

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也可能需要将饰品重新处理再进行测试，这就是红外光谱测试的局限性．红外光谱运用于宝玉石检测，用其所长，能较快准确测定宝玉石中的(OH)n、H2O、H3O、OH－及高分子材料(硅基聚合物、环氧树脂、塑料)，确定宝玉石名称及优化处理内涵．合成宝玉石虽与天然宝玉石在物理化学性质上基本相同，但从某些微细方面也存在差异，这在红外光谱上有不同反应．

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天然祖母绿与助熔剂合成祖母绿的区别在于天然祖母绿在3400～3800cm

－1有一强吸收峰，助熔剂合成祖母绿在3400～3800cm－1无强吸收峰，这与天然祖母绿中含有一定结晶水(H2O)有关．红外光谱对检测聚合物充填类饰品具有一定的优势，如天然翡翠经酸蚀后聚合物充填处理，在红外光谱图上反映出有2827、2928、、2969cm－1

吸收峰存在，是高分子材料充填所致，天然翡翠无2827、2928、2942、2969cm－1吸收峰．

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天然紫晶中无3540cm－1吸收峰，合成紫晶中具有3540cm－1吸收峰．

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1．光谱．(1)用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长成分和强度分布的记录．这称作________．有些光谱是一条条的亮线．我们把它们叫作________，这样的光谱叫作________．有的光谱是连在一起的光带．我们把它叫作________．(2)各种原子的发射光谱都是________，说明原子只发出几种特定频率的光．每种原子都有自己的特征谱线，我们可以用它来鉴别物质和确定物质的________，这种方法称作________________．

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光谱谱线线状谱连续谱线状谱组成成分光谱分析2．氢原子光谱的实验规律．氢原子光谱的一组谱线(巴耳末系)的波长用一个公式表达：______________式子中n只能取______，n＝________，R为一个常数．3．经典理论的困难．卢瑟福的核式结构很好地解释了α粒子散射实验，但与经典理论相矛盾．既无法解释____________．又无法解释____________________，这样必须要引入新观点．

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整数3,4,5，…原子的稳定性原子光谱的分立特征

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1光谱

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1．光谱．用光栅或棱镜可以把光波按波长展开，获得光的波长(频率)成分和强度分布的记录，即光谱，用摄谱仪可以得到光谱的照片．物质的光谱按其产生方式不同可分为两大类：

(1)发射光谱——物体直接发出的光通过分光后产生的光谱．它可分为连续光谱和明线光谱(线状光谱)．

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①连续光谱——由连续分布的一切波长的光(一切单色光)组成的光谱．炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱，如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱．②明线光谱——只含有一系列分立的亮线的光谱．它是由游离状态的原子发射的，因此也叫原子光谱．稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱．实验证明，每种元素的原子都有一定特征的明线光谱．可以使用光谱管观察稀薄气体发光时的明线光谱．不同元素的原子产生的明线光谱是不同的，但同种元素原子产生的明线光谱是相同

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的，这意味着，某种物质的原子可从其明线光谱加以鉴别．因此称某种元素原子的明线光谱的谱线为这种元素原子的特征谱线．

(2)吸收光谱——高温物体发出的白光通过温度较低的物质时，某些波长的光被该物质吸收后产生的光谱．这种光谱的特点是在连续光谱的背景上由若干条暗线组成的．例如太阳光谱就是太阳内部发出的强光经温度较低的太阳大气层时产生的吸收光谱．实验表明，各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该原子的明线光谱中的一条明线

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相对应．即某种原子发出的光与吸收的光的频率是特定的，因此吸收光谱中的暗线也是该元素原子的特征谱线．

2．光谱分析．由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成，这种方法叫作光谱分析．做光谱分析时，可以利用明线光谱，也可利用吸收光谱．这种方法的优点是非常灵敏而且迅速．某种元素在

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物质中含量达10－10g，就可以从光谱中发现它的特征谱线并将其检查出来．光谱分析在科学技术中有广泛的应用：①检查物体的纯度；②鉴别和发现元素；③天文学上光谱的红移表明恒星的远离等．

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2氢原子光谱

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2．经典理论的困难．

(1)经典物理学无法解释原子的稳定性．按照经典物理学，核外电子在原子核的库仑引力作用下，以一定的速度绕核转动，电子做变加速运动，它产生的电磁场就在变化，而变化的电磁场会激发电磁波，即电子不断把自己绕核转动的能量以电磁波的形式辐射出去．因此电子绕核转动使系统不稳定，电子会失去能量，轨道半径逐渐变小，最后落在原子核上．但是事实不是这样，原子是个很稳定的系统．

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(2)经典物理学无法解释原子光谱的分立特征．根据经典电磁理论，电子辐射的电磁波的频率就是它绕核转动的频率．电子越转能量越小，它离原子核就越来越近，转得也就越来越快，这个变化是连续的，也就是说，我们应该看到原子辐射出各种频率(波长)的光，即原子的光谱应该总是连续的，而实际上我们看到的是分立的线状谱．

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例1

(双选)关于原子光谱，下列说法中正确的是(

)A．原子光谱是连续谱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．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．可以通过光谱分析，鉴别物质中含有哪些元素

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分析：原子光谱是线状谱，是不连续的．原子都是由原子核和电子组成的，但不同原子的光谱都有各自的特征谱线，原子光谱是不相同的．鉴别物质可以利用明线光谱和暗线谱．解析：A.原子光谱是由不连续的亮线组成的，是线状谱，不是连续谱．故A错误；B、C.原子都是由原子核和电子组成的，但不同原子的原子结构不同，而各种原子的原子光谱都有各自的特征谱线，所以不同原子的原子光谱是不相同的．故B错误，C正确；

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D．明线光谱和暗线谱特征谱线与原子的结构有关，可以利用明线光谱和暗线谱鉴别物质．故D正确．答案：CD

名师点评：此题考查对原子光谱特征的掌握情况．可以结合钠、氢