1、3光谱氢原子光谱一、光谱1定义用光栅或棱镜把可见光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱2分类有些光谱是一条条的亮线，这样的亮线叫谱线，这样的光谱叫线状谱有的光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连续在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱3特征光谱各种原子的发射光谱都是线状谱，说明原子只发射特定频率的光不同原子发射的线状谱的亮线位置不同，说明不同原子发光频率是不一样的，因此这些亮线称为原子的特征光谱4光谱分析利用原子的特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法叫做光谱分析我们看到这样的情景：在太阳光下，我们用一个玻璃棱镜放在水平面上，在棱镜的背面会看到彩色的光带，你知道这种现
2、象是如何产生的吗？提示：这是一种光的色散现象白光为复色光，是由七种颜色的光复合而成，复色光分解为单色光的现象叫做光的色散，形成的彩色光带称为光谱二、氢原子光谱的实验规律1研究光谱的意义光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的重要途径2巴耳末公式从氢气放电管可以得到氢原子光谱，在可见光区的氢光谱符合巴耳末公式，用波长的倒数写出的公式为R()，n3,4,5，.式中的R为里德伯常量，实验值为R1.10107 m1.可以看出，n只能取正整数，不能连续取值，波长也只能是分立的值3其他线系除了巴耳末线系，发现氢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公式4巴耳末公式的意
3、义巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立性光谱研究的鼻祖是鼎鼎大名的科学家牛顿，1663年，当他还是一个剑桥大学21岁的大学生时就开始研究色与光的问题三年后，他做了有名的三棱镜光散射实验，将一束太阳光经一块三角形玻璃棱镜折射后，在墙上分布成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色的彩色光带当再倒放一个三棱镜于第一个三棱镜后面时，各颜色又重新组合成为一束白光.1672年，在伦敦皇家学会上发表的第一篇论文光和色的新理论中，牛顿将这种彩虹色带命名为光谱，并正确地解释了它的成因光谱分析可以用于鉴别物质和确定物质的组成成分，而且历史上有些元素就是利用光谱分析发现的，你能说出两种通过光谱分析
4、发现的元素吗？提示：铷和铯三、经典理论的困难1卢瑟福核式学说的成就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2经典理论的困难经典的物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征随着原子核式结构模型的建立与氢原子光谱规律的研究，经典理论出现了哪些困难？提示：(1)在核式结构模型中，电子绕原子核做圆周运动，电子具有加速度根据经典电磁理论，电子加速运动时，要向外辐射电磁波，要辐射能量这样，能量就会不断减少，轨道半径会越来越小，最终电子会坠入原子核中，原子将不复存在！(2)根据经典电磁理论，电子辐射电磁波的频率，就是它绕核转动的频率，电子越转能量越小，它离原子核
5、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各种频率的光，即原子的光谱应该总是连续的，而实际我们得到的氢原子光谱是分立的线状谱考点一光谱和光谱分析1光谱的分类按光谱的产生方式可分为发射光谱和吸收光谱，见下表：互动探究：太阳光谱的形成及其应用形成：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应用：分析太阳光谱中的暗线，可以确定太阳大气层中含有的成分2光谱分析(1)定义：每种原子都有自己的特征谱线，可以利用光谱来鉴
6、别物质和确定物质的组成成分(2)优点：灵敏度高，分析物质的最低量达1010 g.(3)应用应用光谱分析发现新元素；鉴别物体的物质成分：研究太阳光谱时发现了太阳中存在钠、镁、铜、锌、镍等金属元素；应用光谱分析鉴定食品优劣【例1】太阳的光谱中有许多暗线，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吸收光谱的暗线是连续谱中某些波长的光波被物质吸收后产生的【解析】太阳光谱中的暗线是由于太阳内部发出的强光经过温度较低的太阳大气层时产生的，表明太阳大气层中含有与这些特征谱线相应的元素【
7、答案】C总结提能 太阳光谱是吸收光谱，不是连续谱通过太阳光谱中的暗线与发射光谱的明线相对应，可确定太阳大气层的组成(多选)关于光谱，下列说法正确的是(ACD)A各种原子的发射光谱都是线状谱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根据各种原子发光的特征谱线进行光谱分析，可以鉴别物质和确定物质组成成分解析：每种原子都有自己的特征谱线，所以才能根据光谱来鉴别物质考点二氢原子光谱的实验规律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
8、越来越小，表现出明显的规律性巴耳末对放电的氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式，该公式称为巴耳末公式：R()(n3、4、5、6)(1)公式中n只能取整数，不能连续取值，波长也只会是分立的值(2)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【例2】在可见光范围内，氢原子发光的波长最长的2条谱线的波长各为多少？氢原子的光谱有什么特点？根据巴耳末公式进行计算【解析】巴耳末公式为R()，n3,4,5因此，n取两个最小值3和4时，对应的波长最长，即n3时，1.10107()m1解得16.5107 mn4时，1.10107() m1解得24.8107 m.由于公式
9、中的n只能取从3开始的整数，因此计算得到的氢原子光谱是由一系列线系组成的不连续的线状谱【答案】6.5107 m4.8107 m不连续的线状谱总结提能 应用巴耳末公式进行计算时，一定要理解公式中n的取值与波长的对应关系(多选)关于巴耳末公式R()的理解，正确的是(AC)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只能取不小于3的整数值，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14条谱线中得到的，只适用于氢光谱的分析，且n只能取大于等于3的整数，则波长不能取连续值，故氢原子光谱是线状
10、谱重难疑点辨析解决光谱和光谱分析问题的方法1解决有关光谱和光谱分析的问题，应从深入理解光谱的成因入手，正确理解不同谱线的特点连续谱是由炽热的固体、液体和高压气体直接发光形成的，例如：白炽灯、炽热的铁水线状谱是由稀薄气体或金属蒸气所发射的光谱，例如：光谱管、霓虹灯、烧钠盐形成的钠气发光线状谱主要是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子光谱2线状谱中每条光谱线对应着一种频率，不同物质的线状谱不同，因此通过测定线状谱可以鉴别物质学习光谱时，易对发射光谱、吸收光谱区别不清，造成错误避免混淆的关键是正确理解光谱的形成原因发射光谱是物体直接发出的光通过分光后产生的光谱，吸收光谱是高温物体发出的光通过低温物质
11、时，某些波长的光被该物质吸收后而形成的，它的特点是在连续光谱的背景上呈现暗线太阳光谱是典型的吸收光谱【典例】下列说法中正确的是()A炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱B各种原子的线状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甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气形成的是甲物质的吸收光谱【解析】据连续光谱的产生知A正确；由于吸收光谱中的暗线和线状谱中的明线相对应，但通常吸收光谱中看到的暗线要比线状谱中的明线少，所以B不对；气体发光，若为高压气体则产生连续谱，若为稀薄气体则产生明线光谱，所以C不对；甲物质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
12、D不对，应选A.【答案】A线状谱连续谱形状特征一条条分立的谱线连在一起的光带组成某些不连续的波长的光组成一切波长的光都有产生稀薄气体或金属蒸气发光形成炽热的固体、液体、高压气体发光而产生的应用可用于光谱分析不能用于光谱分析1白炽灯产生的光谱是(A)A连续光谱 B线状光谱C原子光谱 D吸收光谱解析：炽热的固体发出的光谱是连续光谱2白光通过棱镜后在屏上会形成按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫排列的连续光谱，下列说法不正确的是(A)A棱镜使光增加了颜色B白光是由各种颜色的光组成的C棱镜对各种色光的折射率不同D看到白光是因为发光物体发出了在可见光区的各种频率的光解析：白光通过棱镜使各种色光落在屏上的不同位置
13、，说明棱镜对各种色光的折射率不同，形成的连续光谱按波长(或频率)排列，即白光包括各种频率的光，光的颜色是由波长(或频率)决定的，并非棱镜增加了颜色，即B、C、D正确3(多选)关于光谱和光谱分析，下列正确的是(CD)A光谱包括连续光谱和线状谱B太阳光谱是连续光谱，氢光谱是线状谱C线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析D光谱分析帮助人们发现了许多新元素解析：光谱包括发射光谱和吸收光谱，发射光谱又分为线状谱和连续谱，其中线状谱和吸收光谱可用作光谱分析4对于巴耳末公式，下列说法正确的是(C)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的可见光部分的光的波长C巴耳末公式确定了氢原子发光的一个线系的波长，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，该线系包括可见光和紫外光，B错误，C正确5计算巴耳末系中波长最长的光子的能量是多少？答案：3.01019 J解析：根据巴耳末公式R()可知，当n3时最大，将n3代入得6.563107 m据公式c及光子能量Eh可知，Ehh6.631034 J3.01019 J.