1、1 新情境激趣引航1885 年巴耳末根据埃格斯充对光谱线的精确测量，提出了氢原子光谱可见光区域光谱线波长的经验公式1913 年，玻尔引入量子概念提出的氢原子模型假说，给出了氢光谱线系规律的理论解释2 新知识预习探索学习目标 1.了解光谱的定义和分类2.知道光谱分析的概念和特点3.认识氢原子光谱，知道氢原子光谱的实验规律新知预习一、光谱1定义：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)成分和强度分布的记录，即光谱2分类(1)线状谱：光谱是一条条的亮线(2)连续谱：光谱不是一条条分立的谱线，而是连在一起的光带3特征谱线：各种原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的
2、发光频率不同，光谱中的亮线称为原子的特征谱线4光谱的应用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，它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到 1010_g 就可以被检测到二、氢原子光谱的实验规律1巴耳末公式：1R122 1n2(n3,4,5)，其中 R 叫做里德伯常量，数值为 R1.10107 m1.2红外区和紫外区：其谱线也都遵循与巴耳末公式类似的关系式三、经典理论的困难卢瑟福的核式结构模型正确地指出了原子核的存在，很好地解释了 粒子散射实验，但是，经典物理学无法解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征问题探索想一想问题 1 能否根据巴耳末
3、公式计算出对应的氢光谱的最长波长？提示：能氢光谱的最长波长对应着 n3，代入巴耳末公式便可计算出最长波长问题 2 根据经典的电磁理论，原子的光谱是怎样的？而实际看到的原子的光谱是怎样的？提示：根据经典理论，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3 新课堂互动探究知识点一 光谱及光谱分析 重点聚焦(1)光谱光谱的分类(2)三种谱线比较连续谱线状谱吸收光谱形成条件炽热固体、液体和高压气体稀薄气体炽热白光通过低温气体光谱形状特性连在一起光带一条条分立谱线连续谱背景上一条条暗线组成一切波长的光同一元素原子谱线相同、不同元素原子谱线不同暗线与特征谱线相对应
4、应用不可用于光谱分析可用于光谱分析可用于光谱分析(3)太阳光谱太阳光谱的特点：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，这就形成了连续谱背景下的暗线(4)光谱分析优点：灵敏度高，分析物质的最低量达 1010 g.应用a.应用光谱分析发现新元素；b.鉴别物体的物质成分：研究太阳光谱时发现了太阳大气中存在钠、镁、铜、锌、镍等金属元素c.应用光谱分析鉴定食品优劣典例精析 下列说法中正确的是()A炽热的固体
5、、液体和高压气体发出的光形成连续光谱B各种原子的明线光谱中的明线和它吸收光谱中的暗线必定一一对应C气体发出的光只能产生明线光谱D甲物体发出的白光通过乙物质的蒸气形成了甲物质的吸收光谱【解析】根据连续光谱的产生知 A 正确；由于吸收光谱中的暗线和明线光谱中的明线相对应，但通常吸收光谱中看到的暗线要比明线光谱中的明线少，所以 B 不对；气体发光，若为高压气体则产生连续光谱，若为稀薄气体则产生明线光谱，所以 C 不对；甲物体发出的白光通过乙物质的蒸气形成了乙物质的吸收光谱，所以 D 不对，应选A.【答案】A【方法归纳】解决光谱和光谱分析问题应从分析光谱成因入手跟踪练习1下列说法不正确的是()A原子的
6、发射光谱是不连续的B由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的特征普线是相同的C各种原子的原子结构不同，所以各种原子的特征普线也不相同D分析物质发光的光谱，可以鉴定物质中含哪些元素【解析】原子的发射光谱为线状谱，A 正确各种原子都有自己的特征谱线，故 B 错 C 对据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成，D 正确【答案】B知识点二 氢原子光谱的规律和应用重点聚焦1氢原子的光谱：从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图所示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3巴耳末公式：(1)巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面
7、的公式：1R122 1n2 n3,4,5该公式称为巴耳末公式(2)公式中只能取 n3 的整数，不能连续取值，波长是分立的值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典例精析 在可见光范围内氢原子发光的波长最长的 2 条谱线所对应的 n，它们的波长各是多少？氢原子光谱有什么特点？【解析】当 n3、4 时，氢原子发光所对应的波长最长当 n3 时，111.10107122 132解得 16.5107 m当 n4 时，121.10107122 142解得 24.8107m.除巴耳末系外，在红外和此外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式，即
8、1R1a2 1n2 其中 a 分别为 1,3,4对应不同的线系，由此可知氢原子光谱是一系列线系组成的不连续的线状谱【答案】见解析【方法归纳】在计算氢原子发出的某一线系的光的波长时，需首先明确为哪一线系，选用相应的公式1R122 1n2，n 的取值只能为整数且大于 2.跟踪练习2(多选)巴耳末通过对氢光谱的研究总结出巴耳末公式1R122 1n2，n3,4,5，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，其波长的分立值并不是人为规定的【解析】由于巴耳末是利用当
9、时已知的、在可见光区的 14 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，由此可见，CD 正确【答案】CD4 新思维随堂自测1.下列物质产生的光谱是线状谱的是()A炽热的钢水B发亮的白炽灯C炽热的高压气体D固体或液体汽化成稀薄气体后发光【解析】炽热的固体、液体和高压气体产生的光谱是连续谱【答案】D2对于线状谱，下列说法中正确的是()A每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同B每种原子处在不同的物质中的线状谱不同C每种原子在任何条件下发光的线状谱相同D两种不同的原子发光的线状谱可能相同【解析】线状谱中
10、的亮纹对应原子的特征谱纹，所以任何条件下发光的线状谱相同【答案】C3以下论断中不正确的是()A按经典电磁理论，核外电子受原子核库仑引力，不能静止只能绕核运转，电子绕核加速运转，不断向外辐射电磁波B按经典理论，绕核运转的电子不断向外辐射能量，电子将逐渐接近原子核，最后落入原子核内C按照卢瑟福的核式结构理论，原子核外电子绕核旋转，原子是不稳定的，说明该理论不正确D经典电磁理论可以很好地应用于宏观物体，但不能用于解释原子世界的现象【解析】卢瑟福的核式结构没有问题，主要问题出在经典电磁理论不能用来解释原子世界的现象不正确的选项是 C.【答案】C4(多选)关于巴耳末公式1R122 1n2 的理解，正确的
11、是()A此公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的B公式中 n 可取任意值，故氢光谱是连续谱C公式中 n 只能取整数值，故氢光谱是线状谱D公式不但适用于氢光谱的分析，也适用于其他原子的光谱【解析】此公式是巴耳末在研究氢光谱在可见光区的谱线中得到的，只适用于氢光谱的分析，且 n 只能取大于等于 3 的整数，则 不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱【答案】AC5 新视点名师讲座波长的计算解此类题的关键是抓住氢原子光谱中各谱线系波长倒数的公式，比如巴耳末公式：1R122 1n2，n3,4,5，.再根据 n 的取值即可对波长进行计算，在计算时还应注意，在各公式中 n 值的最大值都可以取到无穷大，但 n 的最小值都是固定的 试计算氢原子光谱中莱曼系中的最长波和最短波的波长各是多少【解析】根据莱曼系波长倒数公式1R112 1n2，n2,3,4，.可得 1R112 1n2，n2,3,4，.当 n2 时波长最长，其值为1R112 122 134R1341.10107 m1.21107 m.当 n时，波长最短，其值为1R11201R11.10107 m9.09108m.【答案】1.21107 m 9.09108 m
