人教版高中物理选修3-5学案设计-第十八章第三节氢原子光谱

第三节氢原子光谱教学目标：（一）知识与技能1、了解光谱的定义和分类。

2、了解氢原子光谱的实验规律，知道巴耳末系。

3、了解经典原子理论的困难。

（二）过程与方法通过本节的学习，感受科学发展与进步的坎坷。

（三）情感、态度与价值观培养探究科学、认识科学的能力，提高自主学习的意识。

教学重点：氢原子光谱的实验规律。

教学难点：经典理论的困难。

教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。

教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备教学过程：（一）引入新课讲述： 粒子散射实验使人们认识到原子具有核式结构，但电子在核外如何运动呢？它的能量怎样变化呢？通过这节课的学习我们就来进一步了解有关的实验事实。

（二）新课教学1、光谱（结合课件展示）早在17世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的彩色光带叫做光谱。

（如图所示）讲述：光谱是电磁辐射（不论是在可见光区域还是在不可见光区域）的波长成分和强度分布的记录。

有时只是波长成分的记录。

（1）发射光谱物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。

发射光谱可分为两类：连续光谱和明线光谱。

引导学生阅读教材，回答什么是连续光谱和明线光谱？学生回答：连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱。

只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱。

明线光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。

教师讲述：炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱。

例如白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱。

如图所示。

稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱。

明线光谱是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子的光谱。

实践证明，原子不同，发射的明线光谱也不同，每种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光，因此明线光谱的谱线也叫原子的特征谱线。

如图所示。

（2）吸收光谱教师：高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。

各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的原子的发射光谱中的一条明线相对应。

第十八章原子结构新课标要求1．内容标准（1）了解人类探索原子结构的历史以及有关经典实验。

例1 用录像片或计算机模拟，演示α粒子散射实验。

（2）通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构。

例2 了解光谱分析在科学技术中的应用。

2．活动建议观看有关原子结构的科普影片。

新课程学习18．3 氢原子光谱★新课标要求（一）知识与技能1．了解光谱的定义和分类。

2．了解氢原子光谱的实验规律，知道巴耳末系。

3．了解经典原子理论的困难。

（二）过程与方法通过本节的学习，感受科学发展与进步的坎坷。

（三）情感、态度与价值观培养我们探究科学、认识科学的能力，提高自主学习的意识。

★教学重点氢原子光谱的实验规律★教学难点经典理论的困难★教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。

★教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备★课时安排1 课时★教学过程（一）引入新课讲述： 粒子散射实验使人们认识到原子具有核式结构，但电子在核外如何运动呢？它的能量怎样变化呢？通过这节课的学习我们就来进一步了解有关的实验事实。

（二）进行新课1．光谱（结合课件展示）早在17世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的彩色光带叫做光谱。

（如图所示）讲述：光谱是电磁辐射（不论是在可见光区域还是在不可见光区域）的波长成分和强度分布的记录。

有时只是波长成分的记录。

（1）发射光谱物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。

发射光谱可分为两类：连续光谱和明线光谱。

引导学生阅读教材，回答什么是连续光谱和明线光谱？学生回答：连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱。

只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱。

明线光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。

教师讲述：炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱。

例如白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱。

如图所示。

稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱。

明线光谱是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子的光谱。

18.3 氢原子光谱问题导学一、光谱与光谱分析活动与探究11．什么是光谱？为什么线状谱又叫原子的特征光谱？2．利用白炽灯的光谱，能否检测出灯丝的成分？3．线状谱和连续谱的区别是什么？4．可以用作光谱分析的是哪种光谱？5．吸收光谱是温度很高的光源发出来的白光，通过温度较低的蒸汽或气体后产生的，如让高温光源发出的白光，通过温度较低的钠的蒸汽就能生成钠的吸收光谱。

这个光谱背景是明亮的连续光谱。

而在钠的标识谱线的位置上出现了暗线。

通过大量实验观察总结出一条规律，即每一种元素的吸收光谱里暗线的位置跟它们明线光谱的位置是互相重合的。

也就是每种元素所发射的光的频率跟它所吸收的光频率是相同的。

太阳光谱是一种吸收光谱，在太阳光谱上有许多暗线，有的同学认为这些暗线表示太阳上含有这些元素，有的同学认为这些暗线是因为地球大气中含有的元素，在太阳光穿过地球大气层时吸收了相应的特征谱线而出现的，你认为呢？迁移与应用1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．各种原子的发射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线状谱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名师点评各种光谱的特点及成因归纳活动与探究2氢原子光谱是怎样获得的？研究氢原子光谱对于探索原子结构有什么意义？迁移与应用2对于巴耳末公式，下列说法正确的是（）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名师点评巴耳末公式只适用于部分氢光谱的规律，在氢光谱中还有其他线系，从公式可以看出氢光谱是不连续的，由于不同原子有自己的特征谱线，因此此公式不适用于其他原子光谱。

当堂检测1．关于线状谱，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都相同D．两种不同的原子发光的线状谱可能相同2．白光通过棱镜后在屏上会形成按红、橙、黄、绿、蓝、靓、紫排列的连续光谱，下列说法不正确的是（）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3．关于光谱，下列说法中正确的是（）A．炽热的液体发射连续谱B．发射光谱一定是连续谱C．线状谱和吸收光谱都可以对物质成分进行分析D．霓虹灯发光形成的光谱是线状谱4．计算巴耳末系中波长最长的光子的能量是多少？18.3氢原子光谱[答案][答案]课堂·合作探究[问题导学]活动与探究1：1．[答案]用棱镜或光栅可以把光按波长展开，获得光的波长（或频率）成分和强度分布的记录，即为光谱。

3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1λ＝R (122－1n 2)，n ＝3,4,5，….式中的R 为里德伯常量，实验值为R ＝1.10×107m －1.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α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：发射光谱吸收光谱连续谱线状谱定义物体直接发出的光通过分光后产生的光谱高温物体发出的白光通过低温物质时，某些波长的光被该物质吸收后产生的光谱．吸收光谱中的暗线也是该元素原子的特征谱线由连续分布的一切波长的光(一切单色光)组成的光谱只含有一些不连续的亮线的光谱．它是由游离态的原子发射的，因此也叫原子光谱．某种元素原子线状谱的谱线称为该元素原子的特征谱线举例炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱都是连续谱，如电灯灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光形成的光谱稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱都是线状谱太阳光谱应用不能用于光谱分析可用于光谱分析可用于光谱分析形成：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10－10 g.(3)应用①应用光谱分析发现新元素；②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；③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．【答案】 C【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．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：1λ＝R (122－1n2)(n ＝3、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．【答案】 6.5×10－7 m 4.8×10－7 m 不连续的线状谱 【解析】 巴耳末公式为1λ＝R (122－1n 2)，n ＝3,4,5…因此，n 取两个最小值3和4时，对应的波长最长，即 n ＝3时，1λ1＝1.10×107×(122－132)m －1解得λ1＝6.5×10－7 mn ＝4时，1λ2＝1.10×107×(122－142) m －1解得λ2＝4.8×10－7 m.由于公式中的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．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λ的对应关系．(多选)关于巴耳末公式1λ＝R (122－1n 2)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λ不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱．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，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：3.0×10－19J解析：根据巴耳末公式1λ＝R (122－1n 2)可知，当n ＝3时λ最大，将n ＝3代入得λ＝6.563×10－7 m 据公式c ＝λν及光子能量E ＝hν可知， E ＝hν＝h c λ＝6.63×10－34×3×1086.563×10－7J＝3.0×10－19 J.莘莘学子，最重要的就是不要去看远方模糊的，而要做手边清楚的事。

第3节氢原子光谱1．光谱：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(或频率)和强度分布的记录。

2．线状谱：光谱是一条条的亮线。

3．连读谱：光谱为连在一起的光带。

4．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，这些亮线称为原子的特征谱线。

5．巴耳末公式：1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2 n ＝3,4,5，…一、光谱 1．定义用光栅或棱镜可以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(1)线状谱：由一条条的亮线组成的光谱。

(2)连续谱：由连在一起的光带组成的光谱。

3．特征谱线各种原子的发射光谱都是线状谱，且不同原子的亮线位置不同，故这些亮线称为原子的特征谱线。

4．光谱分析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10－10_g 时就可以被检测到。

二、氢原子光谱的实验规律1．许多情况下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一条重要途径。

2．巴耳末公式：1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2。

(n ＝3,4,5…)3．巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征。

三、经典理论的困难1．核式结构模型的成就：正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子散射实验。

2．经典理论的困难：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。

1．自主思考——判一判(1)各种原子的发射光谱都是线状谱，并且只能发出几个特定的频率。

(√) (2)可以利用光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分。

(√)(3)光是由原子核内部的电子运动产生的，光谱研究是探索原子核内部结构的一条重要途径。

(×)(4)稀薄气体的分子在强电场的作用下会变成导体并发光。

(√) (5)巴耳末公式中的n 既可以取整数也可以取小数。

3氢原子光谱[目标定位] 1.了解光谱、连续谱和线状谱等概念.2.知道氢原子光谱的试验规律.3.知道经典物理的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱分立特征．一、光谱1．定义：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长开放，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱．2．分类(1)线状谱：由一条条的亮线组成的光谱．(2)连续谱：由连在一起的光带组成的光谱．3．特征谱线：各种原子的放射光谱都是线状谱，且不同原子的亮线位置不同，故这些亮线称为原子的特征谱线．4．光谱分析：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10－10__g时就可以被检测到．想一想争辩分析月亮的光谱，能否知道月球上含有哪些元素？答案不能，月亮不能自己发光，只能反射太阳的光，故其光谱是太阳光谱，争辩分析月亮的光谱不能知道月球上含有哪些元素．二、氢原子光谱的试验规律1．争辩光谱的意义：光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱争辩是探究原子结构的重要途径．2．巴耳末公式：巴耳末争辩发觉，氢原子在可见光区的四条谱线的波长能够用一个公式表示即巴耳末公式：1λ＝R(122－1n2)，n＝3，4，5…，式中R叫做里德伯常量，R＝1.10×107 m－1.它确定的这一组谱线称为巴耳末系．式中的n只能取整数，不能连续取值．三、经典理论的困难1．核式结构模型的成就：正确地指出了原子核的存在，很好的解释了α粒子散射试验．2．经典理论的困难：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．想一想原子的核式结构模型与经典的电磁理论的冲突赐予我们怎样的启示？答案尽管经典物理学可以很好地应用于宏观物体，但它不能解释原子世界的现象，预示着原子世界需要一个不同于经典物理学的理论．一、光谱和光谱分析1．光谱分类(1)放射光谱——物体直接发出的光通过分光后产生的光谱．它分为连续谱和明线光谱(线状谱)．①连续谱——由连续分布的一切波长的光组成的光谱．酷热的固体、液体和高压气体的放射光谱是连续谱，如灯丝发出的光、酷热的钢水发出的光都形成连续谱．②线状谱——只含有一些不连续的亮线的光谱．各种原子的放射光谱(由淡薄气体发出)都是线状谱．每种原子都有自己的特征谱线，不同元素线状谱不同．(2)吸取光谱——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取后产生的光谱．这种光谱的特点是在连续的背景上有若干条暗线．这些暗线与特征谱线相对应．2．光谱分析(1)由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以依据光谱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．(2)可用于光谱分析的光谱：线状谱和吸取光谱．3．太阳光谱的特点(1)太阳光谱的特点：在连续谱的背景上毁灭一些不连续的暗线，是一种吸取光谱．(2)产生缘由：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取它自己特征谱线的光．例1关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是()A．太阳光谱和白炽灯光谱都是连续谱B．霓虹灯产生的是线状谱C．进行光谱分析时，只能用明线光谱D．同一元素吸取光谱的暗线与线状谱的位置是一一对应的答案BD解析太阳光谱是吸取光谱，可进行光谱分析；白炽灯光产生的是连续谱；霓虹灯管内充有淡薄气体，产生的光谱为线状谱．针对训练1有关原子光谱下列说法正确的是()A．原子光谱反映了原子的结构特征B．氢原子光谱跟其他原子的光谱是不同的C ．太阳光谱是连续的D ．鉴别物质的成分可以接受光谱分析 答案 ABD解析 各原子光谱反映了它们各自的特征，所以A 、B 正确；太阳光谱是吸取光谱，它是不连续的．光谱可以用来鉴别物质的组成．C 错误、D 正确．故正确答案为A 、B 、D. 二、氢原子光谱的试验规律1．氢原子的光谱：从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图18－3－1所示．图18－3－12．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争辩得到了下面的公式：1λ＝R (122－1n 2) n ＝3，4，5…该公式称为巴耳末公式． (2)公式中只能取n ≥3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．例2 在氢原子的光谱的紫外区的谱线系中有多条谱线，试利用莱曼系的公式1λ＝R ⎝⎛⎭⎫112－1n 2，n ＝2，3，4，…，计算紫外线的最长波和最短波的波长．答案 1.21×10－7 m 9.10×10－8m 解析 依据莱曼系公式：1λ＝R ⎝⎛⎭⎫112－1n 2，n ＝2，3，4…可得λ＝1R ⎝⎛⎭⎫112－1n 2当n ＝2时波长最长，其值为λ＝1R ⎝⎛⎭⎫112－122＝134R ＝134×1.10×107 m ＝1.21×10－7 m. 当n ＝∞时，波长最短，其值为λ＝1R ⎝⎛⎭⎫112－0＝1R ＝11.10×107 m ＝9.10×10－8 m. 借题发挥 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1λ＝R (1a 2－1n 2)，n 的取值只能为整数且大于a . 针对训练2 下列关于巴耳末公式1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2的理解，正确的是( ) A ．此公式是巴耳末在争辩氢原子光谱特征时发觉的 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 答案 AC解析 此公式是巴耳末在争辩氢原子光谱在可见光区的14条谱线中得到的，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λ不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱．光谱和光谱分析1．关于太阳光谱，下列说法正确的是( ) A ．太阳光谱是吸取光谱B ．太阳光谱中的暗线，是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸取后而产生的C ．依据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成D ．依据太阳光谱中的暗线，可以分析地球大气层中含有哪些元素答案 AB解析 太阳光谱是吸取光谱．由于太阳是一个高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，会被太阳大气层中的某些元素的原子吸取，从而使我们观看到的太阳光谱是吸取光谱，所以分析太阳的吸取光谱，可知太阳大气层的物质组成，而某种物质要观看到它的吸取光谱，要求它的温度不能太低，但也不能太高，否则会直接发光，由于地球大气层的温度很低，所以太阳光通过地球大气层时不会被地球大气层中的物质原子吸取，故上述选项中正确的是A 、B. 2．对原子光谱，下列说法正确的是( ) A ．原子光谱是不连续的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 ．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素 答案 ACD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、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． 氢原子光谱的试验规律3．巴耳末通过对氢光谱的争辩总结出巴耳末公式1λ＝R (122－1n 2)，n ＝3，4，5，…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 ．巴耳末依据氢原子光谱的分析总结出巴耳末公式D ．巴耳末公式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 答案 CD解析 巴耳末公式是依据氢原子光谱总结出来的．氢原子光谱的不连续性反映了氢原子发光的分立性，即辐射波长的分立特征，选项C 、D 正确．4．依据巴耳末公式1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2，计算n ＝3、4、5、6时的波长． 答案 654.45 nm 484.85 nm 432.90 nm 409.09 nm解析 由巴耳末公式1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2可得 当n ＝3时，1λ1＝1.10×107×⎝⎛⎭⎫122－132 m －1＝0.152 8×107 m －1，故λ1＝6.544 5×10－7 m ＝654.45 nm 同理：当n ＝4时，λ2＝4.848 5×10－7 m ＝484.85 nm 当n ＝5时，λ3＝4.329 0×10－7 m ＝432.90 nm 当n ＝6时，λ4＝4.090 9×10－7 m ＝409.09 nm.题组一 光谱和光谱分析1．(2022·南通高二检测)白炽灯发光产生的光谱是( ) A ．连续光谱 B ．明线光谱 C ．原子光谱 D ．吸取光谱 答案 A解析 白炽灯发光是由于灯丝在酷热状态下发出的光，是连续谱． 2．关于线状谱，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都相同 D ．两种不同的原子发光的线状谱可能相同 答案 C解析 每种原子都有自己的结构，只能发出由内部结构打算的自己的特征谱线，不会因温度、物质不同而转变，选项C 正确．3．按经典的电磁理论，关于氢原子光谱的描述应当是( ) A ．线状谱 B ．连续谱 C ．吸取光谱 D ．放射光谱答案 B4．对于光谱，下面的说法中正确的是()A．大量原子发光的光谱是连续谱，少量原子发光的光谱是线状谱B．线状谱是由不连续的若干波长的光所组成C．太阳光谱是连续谱D．太阳光谱是线状谱答案 B解析原子光谱体现原子的特征，是线状谱，同一种原子无论多少发光特征都相同，即形成的线状谱都一样，故A错；B项是线状谱的特征，正确；太阳光在经过太阳大气层时某些光会被太阳大气层中的某些元素的原子吸取，故太阳光谱是吸取谱，故C、D均错．5．太阳光谱中有很多暗线，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答案 C解析太阳光谱中的暗线是由于太阳发出的连续光谱通过太阳表面大气层时某些光被吸取造成的，因此，太阳光谱中的暗线是由于太阳表面大气层中存在着相应的元素，故C正确，A、B、D均错误．6．关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是()A．太阳光谱与白炽灯光谱都是线状谱B．霓虹灯与煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱都是线状谱C．做光谱分析时，可以用线状谱，也可以用吸取光谱D．观看月亮光谱可以完全确定月球的化学成分答案BC解析太阳光谱是吸取光谱，白炽灯光谱是连续谱，选项A错误；月亮本身不发光，不能测定月球的成分，选项D错误．7．各种原子的光谱都是________，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________的．因此这些亮线称为原子的________．答案线状谱不一样特征谱线题组二巴耳末公式的应用8．下列对氢原子光谱试验规律的生疏中，正确的是()A．由于氢原子核外只有一个电子，所以氢原子只能产生一种波长的光B．氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线C．氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线D．氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关答案 B解析氢原子光谱是线状谱，波长是一系列不连续的、分立的特征谱线，并不是只含有一种波长的光，也不是亮度不连续的谱线，B对，A、C错；氢原子光谱是氢原子的特征谱线，只要是氢原子发出的光的光谱就相同，与放电管的放电强弱无关，D错．9．下列对于巴耳末公式的说法正确的是()A．全部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答案 C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．10．氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为()A.59 B.49 C.79 D.29答案 A解析由巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)，n＝3，4，5，…当n＝∞时，有最小波长λ1，1λ1＝R122，当n ＝3时，有最大波长λ2，1λ2＝R (122－132)，得λ1λ2＝59.题组三 综合应用11．如图18－3－2甲所示的a 、b 、c 、d 为四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为( )图18－3－2A ．a 元素B ．b 元素C ．c 元素D ．d 元素 答案 B解析 由矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对比，b 元素的谱线在该线状谱中不存在，故B 正确．与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素．12．在可见光范围内，氢原子发光的波长最长的两条谱线所对应的波长各是多少？频率各是多少？ 答案 λ1＝6.54×10－7 m ，λ2＝4.85×10－7 m ；ν1＝4.59×1014 Hz ，ν2＝6.19×1014 Hz解析 利用巴耳末公式计算波长1λ＝R (122－1n 2)当n ＝3、4时，氢原子发光所对应的两条谱线波长最长当n ＝3时，1λ1＝1.10×107×(122－132)m －1，解得λ1≈6.54×10－7 m当n ＝4时，1λ2＝1.10×107×(122－142)m －1，解得λ2≈4.85×10－7 m ，由波速公式c ＝λν得ν1＝cλ1＝ 3.0×1086.54×10－7Hz ≈4.59×1014 Hzν2＝c λ2＝ 3.0×1084.85×10－7 Hz ≈6.19×1014 Hz. 13．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有赖曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为1λ＝R ⎝⎛⎭⎫132－1n 2，n ＝4、5、6…，R ＝1.10×107 m －1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求： (1)n ＝6时，对应的波长；(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多大？n ＝6时，传播频率为多大？ 答案 (1)1.09×10－6 m (2)3.0×108 m/s 2.75×1014 Hz解析 (1)由帕邢系公式1λ＝R ⎝⎛⎭⎫132－1n 2，当n ＝6时，得λ＝1.09×10－6 m. (2)帕邢系形成的谱线在红外区域，而红外线属于电磁波，在真空中以光速传播，故波速为光速c ＝3.0×108 m/s ，由v ＝λT ＝λν，得ν＝vλ＝c λ＝3×1081.09×10－6 Hz ＝2.75×1014 Hz.。

3 氢原子光谱[学科素养与目标要求]物理观念：1.知道什么是光谱，掌握连续谱和线状谱的区别.2.记住氢原子光谱的实验规律.3.知道什么是光谱分析．科学思维：应用巴耳末公式进行简单计算．科学态度：知道经典物理学在解释原子的稳定性和原子光谱分立特性上的困难．一、光谱1．定义：用光栅或棱镜可以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． 2．分类(1)线状谱：光谱是一条条的亮线． (2)连续谱：光谱是连在一起的光带．3．特征谱线：各种原子的发射光谱都是线状谱，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不一样，光谱中的亮线称为原子的特征谱线． 4．应用：利用原子的特征谱线，可以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10－10g 时就可以被检测到．二、氢原子光谱的实验规律1．许多情况下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一条重要途径．2．氢原子光谱的实验规律满足 巴耳末公式：1λ＝R (122－1n2)(n ＝3,4,5…)式中R为里德伯常量，R＝1.10×107 m－1，n取整数．3．巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征．三、经典理论的困难1．核式结构模型的成就：正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子散射实验．2．经典理论的困难：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．判断下列说法的正误．(1)各种原子的发射光谱都是连续谱．(×)(2)各种原子的发射光谱都是线状谱，并且只能发出几种特定频率的光．(√)(3)线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质．(×)(4)可以利用光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分．(√)(5)巴耳末公式中的n既可以取整数也可以取小数．(×)一、光谱和光谱分析如图所示为不同物体发出的不同光谱．(1)钨丝白炽灯的光谱与其他三种光谱有什么区别？(2)铁电极弧光灯的光谱、分子状态的氢光谱、钡光谱的特征相同吗？答案(1)钨丝白炽灯的光谱是连续的，中间没有暗线或亮线，而其他三种光谱是由一些不连续的亮线组成的．(2)这三种光谱中亮线的位置是不同的，即特征不同．1．光谱的分类光谱⎩⎨⎧发射光谱⎩⎪⎨⎪⎧连续谱线状谱吸收光谱2．几种光谱的比较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，这就形成了明亮背景下的暗线． 4．光谱分析(1)优点：灵敏度高，分析物质的最低含量达10－10g.(2)应用：a.发现新元素；b.鉴别物质的组成成分．(3)用于光谱分析的光谱：线状谱和吸收光谱．例1关于光谱，下列说法正确的是() A．一切光源发出的光谱都是连续谱B．一切光源发出的光谱都是线状谱C．稀薄气体发出的光谱是线状谱D．做光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质和确定物质的组成成分答案 C解析物体发光的发射光谱分为连续谱和线状谱，A、B错；做光谱分析可使用吸收光谱也可以使用线状谱，D错．稀薄气体发出的光谱是线状谱，此光谱是一些不连续的亮线，仅含有一些特定频率的光．线状谱中不同的谱线对应不同的频率，不同元素的原子产生的线状谱不同，因而可以用线状谱来确定物质的成分．例2利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析，下列说法正确的是()A．利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分B．利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分C．高温物体发出的光通过某物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分D．同一种物质的线状谱上的亮线与吸收光谱上的暗线，由于光谱的不同，它们没有关系答案 B解析高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，故A错误；某种物质发射的线状谱中的亮线与某种原子发出的某频率的光有关，通过这些亮线与原子的特征谱线对照，即可确定物质的组成成分，B 正确；高温物体发出的光通过某物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线由所经过的物质决定，C 错误；某种物质发出某种频率的光，当光通过这种物质时它也会吸收这种频率的光，因此同一物质线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，D 错误．二、氢原子光谱的实验规律及应用如图所示为氢原子的光谱．(1)仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？(2)阅读课本，指出氢原子光谱的谱线波长具有什么规律？ 答案 (1)从右至左，相邻谱线间的距离越来越小．(2)可见光区域的四条谱线的波长满足巴耳末公式：1λ＝R (122－1n2)，n ＝3,4,5，…1．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．2．巴耳末公式(1)巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到公式：1λ＝R(122－1n2)(n＝3,4,5，…)，该公式称为巴耳末公式．式中R叫做里德伯常量，实验值为R＝1.10×107 m－1.(2)巴耳末公式说明氢原子光谱的波长只能取分立值，不能取连续值．巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征．3．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．例3(多选)下列关于巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)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只能取大于或等于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，也适用于其他原子光谱的分析答案AC解析此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的四条谱线中得到的，只适用于氢原子光谱的分析，A对，D错；公式中n只能取大于或等于3的整数，λ不能连续取值，故氢原子光谱是线状谱，B错，C对．例4已知氢原子光谱中巴耳末系第一条谱线Hα的波长为656.47 nm，普朗克常量h＝6.63×10－34 J·s，真空中的光速c＝3×108 m·s－1.(1)试推算里德伯常量的值；(2)利用巴耳末公式求其中第四条谱线的波长和对应光子的能量．答案(1)1.097×107 m－1(2)4.102×10－7 m(或410.2 nm) 4.85×10－19 J解析(1)巴耳末系中第一条谱线对应n＝31λ1＝R⎝⎛⎭⎫122－132R＝365λ1≈1.097×107 m－1.(2)巴耳末系中第四条谱线对应n＝6，则：1λ4＝R ⎝⎛⎭⎫122－162 解得λ4＝92R ＝92×1.097×107m ≈4.102×10－7 m ≈410.2 nm E ＝hν4＝h c λ4≈4.85×10－19 J.1．(原子光谱的理解)对原子光谱，下列说法中不正确的是( )A ．原子光谱是不连续的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，可以鉴别物质中含哪些元素答案 B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，C 对；根据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成，D 对．2．(光谱和光谱分析)(多选)下列关于光谱和光谱分析的说法中正确的是( )A ．光谱包括发射光谱、连续谱、线状谱、原子光谱、吸收光谱五种光谱B ．往酒精灯的火焰上撒精盐，可以用分光镜观察到钠的线状谱C ．利用太阳光谱可以分析太阳的化学组成D ．各种原子的发射光谱都是线状谱答案 BD解析 光谱包括发射光谱和吸收光谱两种，其中发射光谱分为连续谱和线状谱，线状谱和吸收光谱都能体现不同原子的特征，称为原子光谱，各种原子的发射光谱都是线状谱，选项A错误，D 正确；往酒精灯的火焰上撒精盐，可以用分光镜观察到钠的线状谱，选项B 正确；太阳光谱是吸收光谱，其中的暗线，是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的，说明太阳大气层中存在与这些暗线相对应的元素，但是不能分析太阳的化学组成，故C 错误．3．(氢原子光谱的实验规律)(多选)巴耳末通过对氢原子光谱的研究总结出巴耳末公式1λ＝R (122－1n 2)，n ＝3,4,5，…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 ．巴耳末依据氢原子光谱的分析总结出巴耳末公式D ．巴耳末公式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答案 CD解析 巴耳末公式是根据氢原子光谱总结出来的．氢原子光谱的不连续性反映了氢原子发光的分立性，即辐射波长的分立特征，选项C 、D 正确．4．(经典电磁理论与氢原子光谱的关系)(多选)关于经典电磁理论与氢原子光谱之间的关系，下列说法正确的是( )A ．经典电磁理论很容易解释原子的稳定性B ．根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上C ．根据经典电磁理论，原子光谱应该是连续的D ．氢原子光谱彻底否定了经典电磁理论答案 BC解析 根据经典电磁理论：电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上，原子不应该是稳定的，并且发射的光谱应该是连续的．氢原子光谱并没有完全否定经典电磁理论，而是引入了新的概念．故正确答案为B 、C.一、选择题考点一光谱和光谱分析1．(多选)下列物质中产生线状谱的是()A．炽热的钢水B．发光的日光灯管C．点燃的蜡烛D．极光答案BD解析炽热的钢水、点燃的蜡烛能产生连续谱，发光的日光灯管能产生水银蒸气的线状谱，极光是宇宙射线激发的气体发光，能产生线状谱．选项B、D正确．2．太阳的连续谱中有许多暗线，它们对应某些元素的特征谱线．产生这些暗线的原因是() 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相应的元素D．太阳内部存在相应的元素答案 C解析由于对太阳光谱的成因认识不清，易误认为暗线是由于太阳内部缺少相应的元素产生的，因此错误地选择B.实际上太阳内部进行着激烈的核反应，它发出的连续谱经过温度比较低的太阳大气层时产生吸收光谱，我们通过对太阳光谱中暗线的分析，把它跟各种原子的特征谱线对照，就知道太阳大气层中含有氢、氮、氦、碳、镁、硅、钙、钠等几十种元素．因此正确答案为C.3．(多选)下列关于光谱的说法正确的是()A．连续谱就是由连续发光的物体产生的光谱，线状谱是线状光源产生的光谱B．通过对连续谱的光谱分析，可鉴定物质成分C．连续谱包括一切波长的光，线状谱只包括某些特定波长的光D．通过对线状谱的明线光谱分析或吸收光谱的暗线分析，可鉴定物质成分答案CD解析连续谱是指光谱由连续分布的一切波长的光组成的，而不是指光源是连续的．连续谱是由炽热固体、液体及高压气体发光产生的，同理线状谱是指光谱是由一些不连续的亮线组成的，由稀薄气体或金属蒸气所发出的光产生的，而不是指光源是线状的，A错，C对；光谱分析是根据不同原子都有自己的特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分的方法，连续谱含有一切波长的光，不是原子的特征谱线，不能用来进行光谱分析，而线状谱和吸收光谱都是原子自身的特征谱线，所以可以用来进行光谱分析，鉴定物质成分，其优点是灵敏度很高，在发现和鉴定元素上有着重大的意义，B错，D对．4.如图1甲所示为a、b、c、d四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为()图1A．a元素B．b元素C．c元素D．d元素答案 B解析由矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，b元素的谱线在该线状谱中不存在，故B正确．与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素．考点二 氢原子光谱的实验规律5．下列对氢原子光谱实验规律的认识中，正确的是( )A ．因为氢原子核外只有一个电子，所以氢原子只能产生一种波长的光B ．氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线C ．氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线D ．氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关答案 B解析 氢原子光谱是线状谱，波长是一系列不连续的、分立的特征谱线，并不是只含有一种波长的光，也不是亮度不连续的谱线，B 对，A 、C 错；氢原子光谱是氢原子的特征谱线，只要是氢原子发出的光，光谱就相同，与放电管的放电强弱无关，D 错．6．(多选)关于巴尔末公式的说法正确的是( )A ．氢光谱在各个光区的谱线都遵循与巴尔末公式类似的关系式B ．n 只能取整数不能取分数C ．巴尔末公式中的n 可以取任意的正整数D ．巴尔末公式能解释氢原子的光谱为什么是线性光谱答案 AB7．氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为( )A.59B.49C.79D.29答案 A解析 由巴耳末公式1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2 n ＝3,4,5，… 当n →∞时，有最小波长λ1，1λ1＝R 122， 当n ＝3时，有最大波长λ2，1λ2＝R ⎝⎛⎭⎫122－132，得λ1λ2＝59. 二、非选择题8．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有赖曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为1λ＝R ⎝⎛⎭⎫132－1n 2，n ＝4、5、6…，R ＝1.10×107 m －1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求：(1)n ＝6时，对应的波长；(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多大？n ＝6时，传播频率为多大？答案 (1)1.09×10－6 m (2)3×108 m/s 2.75×1014 Hz解析 (1)由帕邢系公式1λ＝R ⎝⎛⎭⎫132－1n 2，当n ＝6时，得λ≈1.09×10－6 m.(2)帕邢系形成的谱线在红外线区域，而红外线属于电磁波，在真空中以光速传播，故波速为光速c＝3×108 m/s，由v＝λT ＝λf，得f＝vλ＝cλ＝3×1081.09×10－6Hz≈2.75×1014 Hz.。

第3节 氢原子光谱1．知道什么是光谱,掌握连续谱和线状谱的区别,知道什么是光谱分析。

2．知道氢原子光谱的实验规律,会应用巴耳末公式进行简单计算。

3．知道经典物理学在解释原子的稳定性和原子光谱分立特性上的困难。

一、光谱1．定义：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按□01波长展开,获得光的波长(频率)和□02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□03谱线,这样的光谱叫□04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□05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□06几种特定频率的光。

不同原子发射的线状谱的亮线位置不同,说明不同原子的□07发光频率是不一样的,因此这些□08亮线称为原子的特征光谱。

4．光谱分析：利用原子的□09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。

二、氢原子光谱的实验规律1．研究光谱的意义：许多情况下,光是由原子内部电子的运动产生的,因此光谱研究是探索□01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□021λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2,n ＝3,4,5,…。

式中的R 为里德伯常量,实验值为R ＝1.10×107m －1。

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□03红外和□04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．巴耳末公式的意义：巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的□05线状光谱,即辐射波长的分立性。

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□01原子核的存在,很好地解释了□02α粒子散射实验。

2．困难：经典的物理学既无法解释原子的□03稳定性,又无法解释原子光谱的□04分立特征。

高中物理第十八章原子结构3 氢原子光谱学案新人教版选修3-5 编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（高中物理第十八章原子结构3 氢原子光谱学案新人教版选修3-5）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

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3 氢原子光谱学习目标知识脉络1。

了解光谱、连续谱和线状谱等概念．（重点）2．知道氢原子光谱的实验规律．（重点）3．知道经典物理的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱分立特征．（难点)光谱错误!1．定义用光栅或棱镜可以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（1)线状谱：由一条条的亮线组成的光谱．(2)连续谱：由连在一起的光带组成的光谱．3．特征谱线各种原子的发射光谱都是线状谱，且不同原子的亮线位置不同，故这些亮线称为原子的特征谱线．4．光谱分析（1）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．（2)优点：灵敏度高．错误!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．(×)错误!为什么用棱镜可以把各种颜色的光展开？【提示】不同颜色的光在棱镜中的折射率不同,因此经过棱镜后的偏折程度也不同．错误!太阳光谱是在连续光谱的背景下出现一些不连续的暗线．探讨1：某种元素的原子光谱中的亮线与其吸收光谱中的暗线具有什么关系？【提示】一一对应关系．探讨2：利用太阳光谱能分析得出太阳内部含有哪些元素吗？【提示】不能，只能分析太阳大气层中含有的元素．[核心点击］1．光谱的分类2．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．3．光谱分析（1）优点：灵敏度高，分析物质的最低量达10－10 g。

人教版高中物理选修3-518.3 氢原子光谱导学案【学习目标】（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，知道经典物理的因难在于无法解释原子的稳定性和光谱分立特性。

【自主学习】1．（1）炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱．例如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱．（2）稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱．明线光谱是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子光谱．（3）吸收光谱高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。

例如，让弧光灯发出的白光通过温度较低的钠气（在酒精灯的灯心上放一些食盐，食盐受热分解就会产生钠气）3.复色光通过棱镜分光后，分解为一系列光，而且按的顺序排列成一条光带，称为光谱。

复色光分解为单色光而形成光谱的现象，称为。

4、有些光谱中出现一些彩色亮线，这种光谱称为，每条亮线称为。

有的光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连续彩色光带，这种光谱称为。

5、原子的发射光谱和吸收光谱都是的谱线，称为。

只有对于同一种原子，线状谱的位置才是相同的，这样的谱线称为。

6、每种原子都有自己的特征谱线，可以利用它来________物质的化学组成和研究原子的结构，这种方法叫做光谱分析。

光谱分析在、、等领域具有广泛的应用。

7、在氢原子光谱的可见光区，有四条谱线，这些谱线的波长可用一个公式表示，这个公式可写作：1＝______________________，n＝3,4,5，…式中R叫做里德伯常量。

合作探究例1．关于光谱，下列说法正确的是()A．炽热的液体发射连续谱B．发射光谱一定是连续谱C．线状谱和吸收光谱都可以对物质成分进行分析D．霓虹灯发光形成的光谱是线状谱例2．我们观察到的太阳光谱是（）A、明线光谱B、吸收光谱C、连续光谱D、氢原子光谱例3．关于线状谱，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都相同D．两种不同的原子发光的线状谱可能相同例4．关于太阳光谱，下列说法正确的是( )A．太阳光谱是吸收光谱B．太阳光谱中的暗线，是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的C．根据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成D．根据太阳光谱中的暗线，可以分析地球大气层中含有哪些元素例5．氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的光子能量为E1，其次为E2，则E1E2为( )A.2027B.2720C.23D.32课后训练班级： 姓名：1．关于光谱分析，下列说法中不正确的是( )A ．进行光谱分析，既可以利用连续谱，也可以利用线状谱B ．进行光谱分析，必须利用线状谱或吸收光谱C ．利用光谱分析可以鉴别物质和确定物质的组成成分D ．利用光谱分析可以深入了解原子的内部结构2.．白炽灯发光产生的光谱是( )A ．连续光谱B ．明线光谱C ．原子光谱D ．吸收光谱3.要得到钠元素的特征谱线，下列做法正确的是( )A ．使固体钠在空气中燃烧B ．将固体钠高温加热成稀薄钠蒸气C ．使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸气D ．使炽热固体发出的白光通过高温钠蒸气4．对于巴耳末公式的理解，下列说法正确的是（） A ．此公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的B ．此公式中n 可以取任意值，所以氢原子光谱是连续的)121(122n R -=λC．此公式中n只能取整数，故氢原子光谱是线状谱D．此公式不但适用于氢原子光谱，还适用于其他原子光谱5．下列说法正确的是（）A．所有氢原子光谱的波长都可以有巴耳末公式求出B．根据巴耳末公式可知，只要n取不同的值，氢原子光谱的普贤就可以有无数条C．巴耳末系是氢原子光谱中的可见光部分D．氢原子光谱是线状谱一个例证6．对于原子光谱，下列说法正确是（）A．原子光谱是不连续的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，所以各种原子的光谱也是不同的D．分析物质发光体的光谱，可以鉴别物质中含那种元素7．太阳光谱中有许多暗线，他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元素D．太阳内部存在相应元素8 ．在实际生活中，我们可以通过光谱分析来鉴别物质和物质的组成成分。

氢原子光谱★新课标要求（一）知识与技术1．了解光谱的概念和分类。

2．了解氢原子光谱的实验规律，明白巴耳末系。

3．了解经典原子理论的困难。

（二）进程与方式通过本节的学习，感受科学进展与进步的坎坷。

（三）情感、态度与价值观培育咱们探讨科学、熟悉科学的能力，提高自主学习的意识。

★教学重点氢原子光谱的实验规律★教学难点经典理论的困难★教学方式教师启发、引导，学生讨论、交流。

★教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备★课时安排1 课时★教学进程（一）引入新课讲述： 粒子散射实验令人们熟悉到原子具有核式结构，但电子在核外如何运动呢？它的能量如何转变呢？通过这节课的学习咱们就来进一步了解有关的实验事实。

（二）进行新课1．光谱（结合课件展示）早在17世纪，牛顿就发觉了日光通过三棱镜后的色散现象，并把实验中取得的彩色光带叫做光谱。

（如图所示）讲述：光谱是电磁辐射（不论是在可见光区域仍是在不可见光区域）的波长成份和强度散布的记录。

有时只是波长成份的记录。

（1）发射光谱物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。

发射光谱可分为两类：持续光谱和明线光谱。

引导学生阅读教材，回答什么是持续光谱和明线光谱？学生回答：持续散布的包括有从红光到紫光各类色光的光谱叫做持续光谱。

只含有一些不持续的亮线的光谱叫做明线光谱。

明线光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。

教师讲述：灼热的固体、液体和高压气体的发射光谱是持续光谱。

例如白炽灯丝发出的光、烛焰、灼热的钢水发出的光都形成持续光谱。

如图所示。

稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱。

明线光谱是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子的光谱。

实践证明，原子不同，发射的明线光谱也不同，每种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光，因此明线光谱的谱线也叫原子的特征谱线。

如图所示。

（2）吸收光谱教师：高温物体发出的白光（其中包括持续散布的一切波长的光）通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。

3氢原子光谱[学习目标] 1.知道什么是光谱，能说出连续谱和线状谱的区别.2.能记住氢原子光谱的实验规律.3.能说出经典物理学在解释原子的稳定性和原子光谱分立特性上的困难．一、光谱和光谱分析[导学探究](1)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？答案根据经典电磁理论，原子可以辐射各种频率的光，即原子光谱应该是连续的，而实际上看到的原子的光谱总是分立的线状谱．(2)为什么用棱镜可以把各种颜色的光展开？我们记录光谱有什么样的意义？答案不同颜色的光在棱镜中的折射率不同，因此经过棱镜后的偏折程度也不同．光谱分析的意义：①应用光谱分析发现新元素．②光谱分析对鉴别化学元素有着重大的意义，许多化学元素，如铯、铷、铊、锢、镓等，都是在实验室里通过光谱分析发现的．③天文学家将光谱分析应用于恒星，证明了宇宙中物质构成的统一性．④光谱分析还为深入研究原子世界奠定了基础，近代原子物理学正是从原子光谱的研究中开始的．[知识梳理](1)光谱的定义用光栅或棱镜可以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)特征谱线各种原子的发射光谱都是线状谱，且不同原子的亮线位置不同，故这些亮线称为原子的特征谱线．(3)光谱的分类和比较①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．②产生原因：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，这就形成了连续谱背景下的暗线．(5)光谱分析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．①优点：灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10－10 g时就可以被检测到．②应用：a.发现新元素；b.鉴别物体的物质成分．③用于光谱分析的光谱：线状谱和吸收光谱．[即学即用](多选)下列关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是()A．日光灯产生的光谱是连续谱B．我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分C．连续谱是不能用来作光谱分析的D．线状谱和吸收光谱都可以对物质成分进行分析答案CD二、氢原子光谱的实验规律[导学探究](1)氢原子光谱是什么光谱？它是如何获取的？答案 氢原子光谱是线状谱，用氢气放电管和光谱仪可以获得氢原子光谱．(2)能否根据巴耳末公式计算出对应的氢光谱的最长波长？答案 能．氢光谱的最长波长对应着n ＝3，代入巴耳末公式便可计算出最长波长．[知识梳理] (1)巴耳末公式1λ＝R (122－1n 2)，n ＝3,4,5，…式中R 叫做里德伯常量，实验值为R ＝1.10×107 m －1. ①公式特点：第一项都是122； ②巴耳末公式说明氢原子光谱的波长只能取分立值，不能取连续值．巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征．(2)其他公式氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线满足与巴耳末公式类似的关系式．如莱曼系在紫外光区，公式为1λ＝R ⎝⎛⎭⎫112－1n 2，其中n ＝2,3,4，… [即学即用] (多选)下列关于巴耳末公式1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2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，故氢光谱是连续谱C ．公式中n 只能取大于或等于3的整数值，故氢光谱是线状谱D ．公式不仅适用于氢光谱的分析，还适用于其他原子光谱的分析答案 AC解析 巴耳末公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的，故A 选项正确；公式中的n 只能取大于或等于3的整数值，故氢光谱是线状谱，B 选项错误，C 选项正确；巴耳末公式只适用于氢光谱的分析，不适用于其他原子光谱的分析，D 选项错误．三、经典理论的困难[导学探究] (1)卢瑟福的原子结构很好地解释了α粒子散射实验，核外的电子绕核高速旋转，这个结构和经典的电磁理论有什么矛盾？答案核外电子被库仑力吸引→电子以很大速度绕核运动(绕核运动的加速度不为零)→电磁场周期性变化→向外辐射电磁波(绕核运动的能量以电磁波的形式辐射出去)→能量减少→电子绕核运动的轨道半径减小→电子做螺旋线运动，最后落入原子核中，但是原子是稳定的，并没有原子核外的电子落入原子核内．所以，经典的电磁理论不能解释电子核外的电子的运动情况和原子的稳定性．(2)通过对氢原子光谱特点的分析，氢原子光谱是分立的线状谱，并符合巴耳末公式，这和经典的电磁理论又有什么对立之处？经典的电磁理论不能解释哪些地方？答案电子绕核运动时辐射电磁波的频率应等于电子绕核运动的频率→电子越转能量越小→轨道半径不断减小→运行频率不断改变→这个变化有连续性→原子辐射电磁波的频率也要不断变化→大量原子发光的光谱应该是连续谱．据经典理论，以上推理都是正确的，但推出的结果与现实不相符，说明经典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．[知识梳理](1)核式结构模型的成就：正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α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．[即学即用](多选)关于经典电磁理论与原子的核式结构之间的关系，下列说法正确的是()A．经典电磁理论很容易解释原子的稳定性B．根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上C．根据经典电磁理论，原子光谱应该是连续的D．原子的核式结构模型彻底否定了经典电磁理论答案BC解析根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上，原子不应该是稳定的，并且发射的光谱应该是连续的．故正确答案为B、C.一、光谱和光谱分析例1 (多选)关于光谱，下列说法中正确的是( )A ．炽热的液体发射连续谱B ．线状谱和吸收光谱都可以对物质进行光谱分析C ．太阳光谱中的暗线，说明太阳中缺少与这些暗线相对应的元素D ．发射光谱一定是连续谱解析 炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱，故A 正确；线状谱和吸收光谱都可以用来进行光谱分析，B 正确；太阳光谱中的暗线说明太阳大气中含有与这些暗线相对应的元素，C 错误；发射光谱有连续谱和线状谱，D 错误．答案 AB二、氢原子光谱实验规律例2 (多选)巴耳末通过对氢原子光谱的研究总结出巴耳末公式1λ＝R (122－1n 2)，n ＝3,4,5，…，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 ．巴耳末依据氢原子光谱的分析总结出巴耳末公式D ．巴耳末公式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 巴耳末公式是根据氢原子光谱总结出来的．氢原子光谱的不连续性反映了氢原子发光的分立性，即辐射波长的分立特征，选项C 、D 正确．答案 CD针对训练 氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为( )A.59B.49C.79D.29答案 A解析 由巴耳末公式1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2 n ＝3,4,5，… 当n →∞时，有最小波长λ1，1λ1＝R 122， 当n ＝3时，有最大波长λ2，1λ2＝R ⎝⎛⎭⎫122－132，得λ1λ2＝59.1．(多选)有关原子光谱，下列说法正确的是( )A ．原子光谱反映了原子结构特征B ．氢原子光谱跟氧原子光谱是不同的C ．太阳光谱是连续谱D ．鉴别物质的成分可以采用光谱分析答案 ABD解析 各种原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的线状谱不同．因此，线状谱又称为原子的特征谱线，所以A 、B 项正确；鉴别物质的成分可采用光谱分析，故选项D 正确；太阳光通过太阳大气层后某些波长的光被吸收，因此太阳光谱是吸收光谱，不是连续谱，C 错误．2．太阳光谱中有许多暗线，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答案 C解析 太阳光谱中的暗线是由于太阳发出的连续谱通过太阳表面大气层时某些光被吸收造成的，因此，太阳光谱中的暗线是由于太阳表面大气层中存在着相应的元素，故C 正确，A 、B 、D 均错误．3．关于线状谱，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都相同D ．两种不同的原子发光的线状谱可能相同答案 C解析 每种原子都有自己的结构，只能发出由内部结构决定的自己的特征谱线，不会因温度、物质不同而改变，选项C 正确．4．(多选)关于巴耳末公式1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2的理解，正确的是( ) A ．此公式只适用于氢原子发光B ．公式中的n 可以是任意数，故氢原子发光的波长是任意的C ．公式中的n 是大于等于3的正整数，所以氢原子光谱不是连续的D ．该公式包含了氢原子的所有光谱线答案 AC解析 巴耳末公式是分析氢原子的谱线得到的一个公式，它只反映氢原子谱线的一个线系，故A 对，D 错；公式中的n 只能取不小于3的正整数，故B 错，C 对．一、选择题(1～6为单选题，7～10为多选题)1．关于原子光谱，下列说法中不正确的是( )A ．原子光谱是不连续的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，可以鉴别物质中含哪些元素答案 B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，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．由此知A、C、D说法正确，B说法错误．2．下列关于光谱的说法正确的是()A．炽热固体、液体和高压气体发出的光形成连续谱B．对月光作光谱分析可以确定月亮的化学组成C．气体发出的光只能产生线状谱D．甲物质发出的光通过低温的乙物质蒸气可得到甲物质的吸收光谱答案 A3．关于光谱，下列说法中正确的是()A．大量原子发出的光谱是连续谱，少量原子发出的光谱是线状谱B．线状谱由不连续的若干波长的光所组成C．太阳光谱是连续谱D．太阳光谱是线状谱答案 B4．关于光谱，下列说法正确的是()A．一切光源发出的光谱都是连续谱B．一切光源发出的光谱都是线状谱C．稀薄气体发出的光谱是线状谱D．作光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质以确定物质的化学组成答案 C解析不同光源发出的光谱有连续谱，也有线状谱，故A、B错误；稀薄气体发出的光谱是线状谱，C正确；线状谱和吸收光谱可以进行光谱分析，D错误．5．下列说法不正确的是( )A ．巴耳末系光谱线的条数只有4条B ．巴耳末系光谱线有无数条C ．巴耳末系中既有可见光，又有紫外光D ．巴耳末系在可见光范围内只有4条答案 A解析 巴耳末系的光谱线有无数条，但在可见光区域只有4条光谱线，故B 、C 、D 正确，A 错误．6．氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的光子能量为E 1，其次为E 2，则E 1E 2为( ) A.2027B.2720C.23D.32答案 A解析 由1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2得：当n ＝3时，波长最长，1λ1＝R ⎝⎛⎭⎫122－132，当n ＝4时，波长次之，1λ2＝R ⎝⎛⎭⎫122－142，解得λ1λ2＝2720，由E ＝h c λ得E 1E 2＝λ2λ1＝2027. 7．下列对氢原子光谱实验规律的认识中，正确的是( )A ．虽然氢原子核外只有一个电子，但氢原子也能产生多种波长的光B ．氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线C ．氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线D ．氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关答案 AB解析 氢原子光谱是线状谱，波长是一系列不连续的、分立的特征谱线，并不是只含有一种波长的光，不是亮度不连续的谱线，A 、B 对，C 错；氢原子光谱是氢原子的特征谱线，只要是氢原子发出的光的光谱就相同，与放电管的放电强弱无关，D错．8．下列关于特征谱线的几种说法，正确的是()A．线状谱中的亮线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线B．线状谱中的亮线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不是特征谱线C．线状谱中的亮线不是特征谱线，吸收光谱中的暗线是特征谱线D．同一元素的线状谱的亮线与吸收光谱的暗线是相对应的答案AD解析线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线均为特征谱线，并且实验表明同一元素吸收光谱中的暗线都跟它的线状谱中的亮线相对应，所以A、D是正确的．9．关于太阳光谱，下列说法正确的是()A．太阳光谱是吸收光谱B．太阳光谱中的暗线，是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的C．根据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成D．根据太阳光谱中的暗线，可以分析地球大气层中含有哪些元素答案AB解析太阳是高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，某些特定频率的光会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收，我们观察到的太阳光谱是吸收光谱，选项A、B正确；分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，而某种物质要观测到它的吸收光谱，要求它的温度不能太低，也不能太高，否则会直接发光，由于地球大气层的温度很低，太阳光通过地球大气层时不会被地球大气层中的物质原子吸收，故选项C、D错误．10．如图1甲所示，是a、b、c、d四种元素的线状谱，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺乏的是()图1A ．a 元素B ．b 元素C ．c 元素D ．d 元素答案 BD解析 将甲中的线状谱与乙中的谱线相对照．二、非选择题 11．试计算氢原子光谱中巴耳末系的最长波和最短波的波长各是多少？(保留三位有效数字) 答案 6.55×10－17 m 3.64×10－7 m 解析 根据巴耳末公式：1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2，n ＝3,4,5，…可得λ＝1R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2，当n ＝3时，波长最长，其值为λ1＝1R ⎝⎛⎭⎫122－132＝1536R ＝1536×1.10×107 m ≈6.55×10－7 m ，当n ＝∞时，波长最短，其值为λ2＝1R ⎝⎛⎭⎫122－0＝4R ＝41.10×107 m ≈3.64×10－7 m. 12．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有莱曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为1λ＝R (132－1n 2)，n ＝4,5,6，…，R ＝1.10×107 m －1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求： (1)当n ＝7时，对应的波长；(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多大？n ＝7时，传播频率为多大？答案 (1)1.00×10－6 m (2)3×108 m/s 3×1014 Hz 解析 (1)由帕邢系的公式1＝R (132－1n 2)， 当n ＝7时，得λ≈1.00×10－6 m.(2)帕邢系形成的谱线在红外区域，而红外线属于电磁波，在真空中以光速传播，故波速为光速c＝3×108 m/s，由v＝λT＝λf，得f＝v＝c＝3×1081.00×106Hz＝3×1014 Hz.。

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第三节氢原子光谱学习目标※了解光谱的定义与分类※理解氢原子光谱的实验规律,知道何为巴耳末系※了解经典原子理论的困难知识导图知识点1 光谱1．定义用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按__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（1）线状谱：由__一条条的亮线__组成的光谱。

(2）连续谱：由__连在一起__的光带组成的光谱.3．特征谱线各种原子的发射光谱都是__线状谱__，且不同原子的亮线位置__不同__，故这些亮线称为原子的__特征__谱线。

4．光谱光析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__10－10g__时就可以被检测到。

知识点2 氢原子光谱的实验规律1．光的产生许多情况下光是由原子内部__电子__的运动产生的，因此光谱研究是探索__原子结构__的一条重要途径。

2．巴耳末公式错误!＝__R错误!__（n＝3,4，5…）3．巴耳末公式的意义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__特征。