1、-1-3 氢原子光谱-2-3 氢原子光谱 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 ZHONGNAN TANJIU重难探究 DANGTANG JIANCE当堂检测 学习目标 思维脉络 1.了解光谱、连续谱和线状谱等概念。2.知道氢原子光谱的实验规律。3.知道经典理论的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱分立特性。-3-3 氢原子光谱 XINZHI DAOXUE新知导学 首 页 ZHONGNAN TANJIU重难探究 DANGTANG JIANCE当堂检测 1 2 3 1.光谱(1)定义:用光栅或棱镜把各种颜色的光按波长展开,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
2、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,而是连在一起的光带,这样的光谱叫作连续谱。(3)特征谱线:各种原子的发射光谱都是线状谱,说明原子只发出几种特定频率的光。不同原子的亮线位置不同,说明不同原子的发光频率是不一样的,因此这些亮线称为原子的特征谱线。(4)光谱分析:定义:利用原子的特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分,这种方法称为光谱分析。优点:灵敏度高。-4-3 氢原子光谱 XINZHI DAOXUE新知导学 首 页 ZHONGNAN TANJIU重难探究 DANGTANG JIANCE当堂检测 1 2 3 2.氢原子光谱的规律(1)研究光谱的
3、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:1=R(122 12),n=3,4,5,(3)巴耳末公式的意义:巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状谱,即辐射波长的分立特征。-5-3 氢原子光谱 XINZHI DAOXUE新知导学 首 页 ZHONGNAN TANJIU重难探究 DANGTANG JIANCE当堂检测 1 2 3 3.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)困难:经典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。-6-3 氢原子光谱
4、ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 探究一光谱分类和光谱分析问题导引如图所示,白光通过三棱镜后,由于棱镜对不同色光的折射率不同,从而使白光分解成单色光,形成从红到紫依次按顺序排列的彩色光带,这种复色光分解为单色光的现象叫光的色散,形成的彩色光带称为光谱。由于光波是原子内部电子运动产生的,各种物质原子内部的电子运动不同,因而产生的光波不同,故研究各种物质发光的光谱,对认识物质内部结构及其运动规律具有重要意义。那么光谱可以分为哪几种?提示可以分为发射光谱和吸收光谱。-7-3 氢原子光谱 ZHON
5、GNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 名师精讲1.光谱的分类 发射光谱 定义:由发光物体直接产生的光谱连续谱 产生条件:炽热的固体、液体 和高压气体发光形成的光谱形式:连在一起的光带,一 切波长的光都有线状谱(原子光谱又叫特征光谱)产生条件:稀薄气体发光 形成的光谱光谱形式:一些不连续的 谱线组成,不同原子的亮 线位置不同-8-3 氢原子光谱 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 吸收光谱 定义:连续
6、光谱中某些波长的光 被物质吸收后产生的光谱产生条件:炽热的白光通过温度较白光 低的气体后,再色散形成的光谱形式:用分光镜观察时,见到连续光谱 背景上出现一些暗线(与特征谱线相对应)2.线状谱和连续谱的不同之处 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 某些特定频率的谱线,不同元素的线状谱线不同 一切波长的光都有 应用 可用于光谱分析 不能用于光谱分析 -9-3 氢原子光谱 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 3.太阳光谱(1)太阳光谱的特点:在连续谱的背景上出现一些不
7、连续的暗线,是一种吸收光谱。(2)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(1)优点:灵敏度高,分析物质的最低量达 10-10 g。(2)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。警示某种原子线状光谱中的亮线与其吸收光谱中的暗线是一一对应的,两者均可用作光谱分析。-10-3 氢原子光谱 ZHONGNAN TANJI
8、U重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 例题 1下列说法中正确的是()A.进行光谱分析,可以用线状谱,也可以用吸收光谱B.光谱分析的优点是非常灵敏而迅速C.使一种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气,取得吸收光谱,就可以对前者的化学组成进行分析D.摄下月球的光谱,可以分析出月球是由哪些元素组成的解析:由于每种元素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,所以光谱分析可以用线状谱或者吸收光谱,A 项正确;光谱分析的优点是灵敏而迅速,B 项正确;分析某种物质的组成,可用白光照射其低压蒸气产生的吸收光
9、谱进行,C 项错误;月球不能发光,它只能反射太阳光,故其光谱是太阳光谱,不是月球的光谱,不能用来分析月球上的元素,D 项错误。答案:AB-11-3 氢原子光谱 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 反思解决光谱和光谱分析的问题,应从分析光谱成因入手,理解不同谱线的特征。-12-3 氢原子光谱 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 变式训练 1关于物质的吸收光谱和明线谱之间的关系,下列说法中正确
10、的是()A.吸收光谱和明线谱的产生方法不同,它们的谱线互不相关B.同种物质吸收光谱中的暗线跟它明线谱中的明线相对应C.明线谱与吸收光谱都是原子光谱,它们的特征谱线相对应D.明线谱与吸收光谱都可以用于光谱分析,以鉴别物质和确定它们的化学组成解析:同种物质的明线谱中的明线与吸收光谱中的暗线相对应,都能用于光谱分析,选 B、D。答案:BD-13-3 氢原子光谱 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 探究二氢原子光谱的规律和应用问题导引氢原子是自然界中最简单的原子,对它的光谱线的研究获得的原子内部结构
11、的信息,对于研究更复杂的原子的结构有指导意义。从氢气放电管可以获得氢原子光谱,如图所示,氢原子的光谱为线状谱。试分析氢原子光谱的分布特点?提示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。-14-3 氢原子光谱 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 名师精讲1.在氢原子光谱图的可见光区内,有四条谱线,分别用 H、H、H、H表示。HH 间距越来越小,表现出明显的规律。巴耳末对氢气放电得到的氢原子光谱的四条谱线进行研究,发现了下面的公式,该公式被称为巴耳末公
12、式:1=R(122 12)n=3,4,5,巴耳末公式中 n 只能取整数,波长 也只能是分立的值。公式中的 R 称为里德伯常量,R=1.10107 m-1。由它确定的这一组谱线称为巴耳末系。其中 H、H、H、H 这四条谱线分别对应公式中 n 取 3、4、5、6。2.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。警示巴耳末系是氢原子在可见光区的一组谱线,在红外光区和紫外光区也有类似的谱线系。-15-3 氢原子光谱 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究
13、二 例题 2在可见光范围内,氢原子光谱中波长最长的 2 条谱线所对应的基数分别为 n1、n2。(1)它们的波长各是多少?(2)其中波长最长的光对应的光子能量是多少?点拨:巴耳末公式1=R(122 12)是反映可见光范围内氢原子发光规律的,n 越小对应的波长越长,光子能量由=h确定。-16-3 氢原子光谱 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 解析:(1)谱线对应的 n 越小,波长越长,故氢原子光谱中波长最大的 2 条谱线所对应的基数分别为 n1=3,n2=4。当 n1=3 时,11=1.101
14、07(122 132)m-1解得 1=6.510-7 m。当 n2=4 时,12=1.10107(122 142)m-1解得 2=4.810-7 m。(2)n=3 时,对应着氢原子巴耳末系中波长最长的光,因此=h=h 1=6.62610-3431086.510-7J=3.0610-19 J。答案:(1)6.510-7 m 4.810-7 m(2)3.0610-19 J-17-3 氢原子光谱 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 触类旁通在例题 2 中,两条可见光中 n 等于几的能量大?能量大的
15、可见光的频率是多大?答案:4 6.251014 Hz-18-3 氢原子光谱 ZHONGNAN TANJIU重难探究 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 DANGTANG JIANCE当堂检测 探究一 探究二 变式训练 2氢原子光谱巴耳末系最小波长和最大波长之比为()A.59 B.49C.79D.29解析:由巴耳末公式1=R(122 12),n=3,4,5,当 n=时,波长最短,最短波长满足 11=R 122;当 n=3 时,波长最长,最长波长满足 12=R(122 132),可得12=59。答案:A-19-3 氢原子光谱 DANGTANG JIANCE当堂检测 首 页 XINZHI D
16、AOXUE新知导学 ZHONGNAN TANJIU重难探究 1 2 3 4 51.关于光谱的下列说法中正确的是()A.各种原子的发射光谱都是线状谱B.由于原子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.分析物质发光的光谱,可以鉴别物质中含有哪些元素解析:原子光谱为线状谱,A正确;各种原子都有自己的特征谱线,故 B错误,C正确;根据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质的组成,D 正确。答案:ACD-20-3 氢原子光谱 DANGTANG JIANCE当堂检测 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 ZHONGNA
17、N TANJIU重难探究 1 2 3 4 52.下列关于光谱和光谱分析的说法中,正确的是()A.太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱B.煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱C.进行光谱分析时,可以用线状谱,不能用连续谱D.我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分解析:太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续光谱经过太阳大气层时产生的吸收光谱,白炽灯发出的是连续光谱,A 项错误;月球本身不会发光,靠反射太阳光才能使我们看到它,所以不能通过光谱分析鉴别月球的物质成分,D项错误;光谱分析只能是线状谱,连续谱是不能用来作光谱分析的,所以 C 项正确;煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯都是稀薄气体发出的光,
18、产生的光谱都是线状谱,B 项正确。答案:BC-21-3 氢原子光谱 DANGTANG JIANCE当堂检测 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 ZHONGNAN TANJIU重难探究 1 2 3 4 53.太阳光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.地球大气层中存在着相应的元素解析:吸收光谱的暗线是连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的。太阳光的吸收光谱,是当太阳内部发出的强光经较低温度的太阳大气层时,某些波长的光被太阳大气层含有的元素吸收而产生的,故
19、 C 正确,A、B、D 错误。答案:C-22-3 氢原子光谱 DANGTANG JIANCE当堂检测 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 ZHONGNAN TANJIU重难探究 1 2 3 4 54.对于巴耳末公式1=R(122 12)的理解,正确的是()A.此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的B.公式中 n 可取任意值,故氢原子光谱是连续谱C.公式中 n 只能取不小于 3 的整数值,故氢原子光谱是线状谱D.公式不但适用于氢原子光谱的分析,也适用于其他原子的光谱解析:此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的 4 条谱线时得到的,只适用于氢原子光谱的分析,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:AC-23-3 氢原子光谱 DANGTANG JIANCE当堂检测 首 页 XINZHI DAOXUE新知导学 ZHONGNAN TANJIU重难探究 1 2 3 4 55.利用里德伯常量(R=1.096 77107 m-1)求巴耳末线系中第四条谱线的波长和每个光子的能量。解析:由巴耳末公式1=R(122 12)当 n=6 时,代入数值得=4.10310-7 m由=,代入数值得=4.8410-19 J。答案:4.10310-7 m 4.8410-19 J