原子物理第2讲第二章氢原子光谱详解

第2章氢原子的光谱与能级——玻尔模型氢原子的光谱线系玻尔的量子假设原子的分立能级空间量子化2.1 氢原子的光谱2.1.1 光谱牛顿第一个从实验上发现了太阳的白光中含有各种不同的成分，1666年，他让通过小孔的一束太阳光射到一个三棱镜上，结果从三棱镜的另一个侧面射出的光就成了彩色的光带—不同颜色的光在空间分散开来（图2.1.1），这就是太阳的光谱（spectrum ）。

图2.1.1太阳光经过三棱镜后的色散光源所发出的光，往往含有各种的波长成分，如果用光谱仪器测量并记录光源中各个波长成分的强度，就可以得到光源的光谱。

光谱仪器都是色散仪器，其中的色散元件可以是棱镜（图2.1.2），也可以是光栅（图2.1.3），光经过棱镜或者光栅后，不同的波长成分以不同的角度出射，这就是色散。

如果用照像装置记录，则可得到一张光谱照片，不同波长的光被记录在照片上不同的位置；如果用能够探测光强的记录装置，则可得到光强按频率或波长的分布图，这就是常见的光谱图。

光谱可以用函数表示为光强随波长或频率的分布，即I =I (λ ，或者I =I (ν 、I =I (k 。

图2.1.2 棱镜光谱仪图2.1.3 光栅光谱仪自牛顿之后，很多人对物质的发光情况进行了研究。

1814年，德国物理学家夫琅禾费（Joseph von Fraunhofer，1787~1826，）利用自己制作的精密光学仪器，对太阳的光谱做了认真的研究，发现太阳光谱中有许多条暗线，并测出它们的波长。

在12年之前，英国化学家沃拉斯顿（William Hyde Wollaston1766~1828）已经观察到了这种暗线，但当时仅发现了7条。

夫琅禾费将观测到的576条暗线编制成表，并用字母A 、B 、C 、D 、……I 等将其命名，后来这些暗线被称作为夫琅禾费线，到现在已被发现了1万多条（图2.1.4）。

1859年，基尔霍夫（Gustav Robert Kirchhoff，1824 ~1887，德国物理学家）对光谱进行了深入的研究，他发现了物体吸收和发射本领之间的联系，他和本生（Robert Wilhelm Bunsen，1811~1899，德国化学家）研究了各种火焰和火花的光谱，注意到每种元素都有其独特的光谱，他们发明了光谱分析法，并用这种方法发现了新元素铯和铷。

第3节光谱__氢原子光谱一、光谱的几种类型及光谱分析的应用1．光谱复色光通过棱镜分光后，分解为一系列单色光，这些单色光按波长长短的顺序排列成的光带。

2．发射光谱(1)发射光谱：由发光物质直接产生的光谱。

①连续谱：由波长连续分布的光组成。

②明线光谱：光谱是一条条的亮线。

(2)产生：炽热的固体、液体及高压气体发光产生的光谱一般是连续谱，而稀薄气体发光产生的光谱多为明线光谱。

3．吸收光谱复色光通过某种炽热蒸气后，某些特定频率的光被吸收而出现暗线，这样的光谱称为吸收光谱。

4．光谱分析的应用(1)光谱分析：根据原子光谱来鉴别物质的化学组成中是否存在这种原子，含量的多少等，这种方法叫做光谱分析。

(2)应用：分析物质的组成，灵敏度高。

[特别提醒]同一原子的明线光谱中的明线与吸收光谱中的暗线相对应，这样的特征仅由原子决定。

二、氢原子光谱1．氢原子光谱巴尔末公式λ＝B n2n2－4(n＝3,4,5,6) 2．广义巴尔末公式1λ＝R H(1m2－1n2)(m＝1,2,3…，n＝m＋1，m＋2，m＋3，…)其中R H称里德伯常量。

1．判断：(1)各种原子的发射光谱都是连续谱。

()(2)不同原子的发光频率是不一样的。

()(3)线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质。

()(4)巴尔末公式反映了氢原子发光的连续性。

()(5)巴尔末依据氢原子光谱的分析总结出巴尔末公式。

()答案：(1)×(2)√(3)×(4)×(5)√2．思考：能否根据巴尔末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n＝3，代入巴尔末公式便可计算出最长波长。

1.(1)连续谱：①产生：炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱，如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续谱。

②特点：其光谱是连在一起的光带。

(2)线状谱：①产生：由单原子气体或金属蒸气所发出的光为线状光谱，因此也叫原子光谱。

稀薄气体发射光谱也是线状谱。

高中物理氢原子光谱知识点总结在全日制普通高中物理教科书的原子物理学部分中，氢原子光谱是要学习的内容之一。

下面我给大家带来高中物理氢原子光谱知识点，希望对你有帮助。

高中物理氢原子光谱知识点1、发射光谱：物质发光直接产生的光谱从实际观察到的物质发光的发射光谱可分为连续谱和线状谱。

1连续谱：连续分布着的包含着从红光到紫光的各种色光的光谱。

产生：是由炽热的固体、液体、高压气体发光而产生的。

2线状谱：只含有一些不连续的亮线的光谱，线状谱中的亮线叫谱线。

产生：由稀薄气体或金属蒸气即处于游离态下的原子发光而产生的，观察稀薄气体放电用光谱管，观察金属蒸气发光可把含有该金属原子的物质放到煤气灯上燃烧，即可使它们汽化后发光。

2、吸收光谱：高温物体发出的白光通过物质后，某些波长的光波被物质吸收后产生的光谱。

产生：由炽热物体或高压气体发出的白光通过温度较低的气体后产生。

例如：让弧光灯发出的白光通过低温的钠气，可以看到钠的吸收光谱。

若将某种元素的吸收光谱和线状谱比较可以发现：各种原子吸收光谱的暗线和线状谱和亮线相对应，即表明某种原子发出的光和吸收的光的频率是特定的，故吸收光谱和线状谱中的暗线比线状谱中的亮线要少一些。

3、光谱分析各种元素的原子都有自己的特征谱线，如果在某种物质的线状谱或吸收谱中出现了若干种元素的特征谱线，表明该物质中含有这种元素的成分，这种对物质进行化学组成的分析和鉴别的方法称为光谱分析。

其优点：灵敏、快捷、检查的最低量是10-10克。

4、光谱分析的应用1光谱分析在科学技术中有着广泛的应用，例如，在检测半导体材料硅和锗是不是达到高纯度要求时，就要用到光谱分析。

2历史上，光谱分析还帮助人们发现了许多新元素，例如，铷和铯就是人们通过分析光谱中的特征谱线而发现的。

3利用光谱分析可以研究天体的物质成分，19世纪初在研究太阳光谱时，人们发现它的连续光谱中有许多暗线，通过仔细分析这些暗线，并把它们跟各种原子的特征谱线对照，人们知道了太阳大气层中含有氢、氦、氮、碳、氧、铁、镁、硅、钙、钠等几十种元素。