高中物理选修3-5氢原子光谱课件.ppt共29页

（2）光谱分析法由基尔霍夫开创嘚。 （3）优点：灵敏度高。样本中一种元素嘚含量达到10-10g时就可以被检测到。 （4） 同种物质吸收光谱中嘚暗线与它明线光谱中嘚明线相对应，明线光谱和吸收光谱中嘚谱线都是原子嘚特征
光谱，都可以用于光谱分析。
原子光谱嘚不连续性反映出原子结构嘚不连续性，所以光谱分析也可以用于探索原子嘚结构。
三、经典理论嘚困难 卢瑟福原子核式模型正确地指出了原子核嘚存在，很好地解释了α粒子散射实验。但是。经典物理学既无 法解释原子嘚稳定性，又无法解释原子光谱嘚分立特征。
按经典物理学电子绕核旋转，作加速运动，电子将不断向四周辐射电磁波，它嘚能量不断减小，从而将逐渐靠近 原子核，最后落入原子核中。但事实上原子是个稳定嘚系统。
② 明线光谱
A 只含有一些不连续嘚亮线嘚光谱叫做明线光谱。 明线光谱中嘚亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长嘚光。 B 稀薄气体或金属嘚蒸气嘚发射光谱是明线光谱。 C 各种原子嘚发射光谱都是线状谱，说明原子只能发出几种特定频率嘚光。不同原子嘚亮线位置不同，说明不同 原子嘚发光频率是不一样嘚，因此这些亮线称为原子嘚特征谱线。
二、氢原子光谱嘚实验规律
氢原子是最简单嘚原子，其光谱也最简单。
气体放电管：玻璃管中嘚稀薄气体嘚分子在强电场嘚作用下会电离，成为自由移动嘚正负电荷，于是气体变 成导体，导电时会发光。这样嘚装置叫做气体放电管。
1885年，巴耳末对当时已知嘚，在可见光区嘚14条谱线作了分析，发现这些谱线嘚波长可以用一个公式表示： 除了巴耳末系，后来发现嘚氢光谱在红外和紫个光区嘚其它谱线也都满足与巴耳末公式类似嘚关系式。
α粒子散射嘚实验使我们知道原子具有核式结构,但电子在核嘚周围怎样运动?它嘚能量怎样变化?这些还要通 过其他事实认识.

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高中物理选修3-5课件：第十八章 第3节 氢原子光谱(共22张PPT)
课前自主梳理
课堂互动探究
课堂小结
高中物理选修3-5课件：第十八章 第3节 氢原子光谱(共22张PPT)
氢原子光谱的实验规律与经典电磁理论的困难 [要点归纳] 1.氢原子光谱：氢原子光谱呈现分立的明线条纹，在可见光区内，由右向左，相邻
光谱发射光谱连线续状谱谱 吸收光谱
光谱和光谱分析
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课前自主梳理
课堂互动探究
课堂小结
2.几种光谱的比较
比较 光谱
产生条件
光谱形式及应用
稀薄气体发光形成的 一些不连续的明线组成，不同元素的明线光
线状光谱
光谱
谱不同(又叫特征光谱)，可用于光谱分析
炽热的固体、液体和 连续光谱
高压气体发光形成的
连续分布，一切波长的光都有
课堂小结
高中物理选修3-5课件：第十八章 第3节 氢原子光谱(共22张PPT)
[精典示例] [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(212－n12)，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
第3节 氢原子光谱
学习目标
核心提炼
1.了解光谱、连续谱和线状谱等概念。 3个概念——光谱
2.知道氢原子光谱的实验规律。 3.知道经典物理学的困难在于无法解释原子的稳定性和光 线状谱

各种光谱的产生与特点
1．线状谱 (1)产生：稀薄气体或金属蒸气所发出的光为线状光谱， 又称原子光谱． (2)特点：光谱是一条条分立的亮线．
2．连续谱 (1)产生：由炽热的固体、液体和高压气体所辐射的光谱 均为连续光谱． (2)特点：光谱不是一条条分立的谱线，而是连在一起的 光带． 3．吸收谱 (1)产生：连续光谱中某波长的光被吸收后出现的暗线， 让高温的物体所发出的白光通过某种物质后获得的光谱就为吸 收谱． (2)特点：是连续光谱背景下的一些暗线．
A．氢原子的发射光谱是连续光谱 B．氢原子光谱说明氢原子可以发出各种频率的光 C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的 D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关 【答案】C
解析：由于氢原子的轨道是不连续的，而氢原子在不同的 轨道上的能级 En＝n12E1，故氢原子的能级是不连续的，即是分 立的，故 A、B 错误，C 正确；根据频率条件，有 En－Em＝hν， 显然 n、m 的取值不同，发射光子的频率就不同，故氢原子光 谱线的频率与氢原子能级的能量差有关，故 D 错误．
当 n＝4 时，λ12＝1.10×107×(212－412)m－1，解得 λ2≈4.85×10 －7 m，由波速公式 c＝λν，
得 ν1＝λc1＝63.5.04××11008－7 Hz≈4.59×1014 Hz， ν2＝λc2＝43.8.05××11008－7 Hz≈6.19×1014 Hz. 答案：λ1＝6.54×10－7 m，λ2＝4.85×10－7 m； ν1＝4.59×1014 Hz，ν2＝6.19×1014 Hz
4．特征谱线 (1)各种原子的发射光谱都是线状谱，不同元素的谱线不 同，故线状谱的亮线称为原子的特征谱线． (2)吸收谱的暗线与线状谱的亮线一一对应，也是一种特 征谱线． 5．光谱分析 (1)利用不同原子都有自己的特定谱线来鉴别物质和确定 物质的组成成分，且灵敏度高，方便性好，在发现和鉴别元素 上有重大意义． (2)光谱分析利用特征谱线，即利用线状谱或吸收谱．

（又叫特征光谱）
定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱
吸 收 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
12
1 n2
n 2，3,4,
区
红 外
帕邢系
1
R
1
32
1 n2
n 4,5,6,
区
还 有 三
布喇开系
1
R
1 42
1 n2
n 5,6,7，
个
线 系
普丰特系
1
R
1
52
1 n2
n 6,7，8，
谱线
1.矛盾一： 无法解释原子的稳定性 2.矛盾二： 无法解释原子光谱的分立性
核外电子绕核运动
原子光谱
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：连续光谱和线状光谱。
2.吸收光谱：
特点：在连续光谱上 缺失了某些成份的光
成因：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。
原子光谱
【小组讨论】 1.吸收谱有什么特点 2.吸收谱和发射谱有什么关系
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
原子光谱
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。这表明，低温气体原子吸收的光，恰好就是这种原子在高温时发 出的光。因此吸收光谱中的暗谱线，也是原子的特征谱线。
原子光谱
1.光谱分析：根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成的方法。 2.可应用于光谱分析的光谱：
辐射电磁波
电子轨道半径连续变小
原子不稳定 原子是稳定的
辐射电磁波频率连续变化 辐射电磁波频率 只是某些确定值

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活动三 氢原子光谱
1， 其中n = 3、4、5、… （里德伯
22 n2
常量： R = 1.10×107 m－1）
8
【例 2】 在氢原子的光谱的紫外区的谱线系中有多条谱线，
试利用赖曼系的公式λ1 ＝R112－n12，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 9.10×10－8 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λ1 ＝R(a12－n12)，n 的取值
只能为整数且大于 a.
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活动四 经典理论的困难
问题1 卢瑟福的原子核式结构模型的成功之处在 哪里？
问题2 经典电磁理论的困难是什么？
按照经典电磁理论对原子核式结构的分析结 问题3 果，经典电磁理论包含哪两点基本内容？
答案 BD 解析 太阳光谱是吸收光谱，可进行光谱分析；白炽灯光 产生的是连续谱；霓虹灯管内充有稀薄气体，产生的光谱 为线状谱．
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【练】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采用光谱分析
答案 ABD
12
解析 各原子光谱反映了它们各自的特征，所以A、B正确；
太阳光谱是吸收光谱，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.
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活活动动二一 光谱分析的应用
➢由于每种原子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的化学组成。这种方 法叫做光谱分析。 ➢原子光谱的不连续性反映出原子结构的不连续 性，所以光谱分析也可以用于探索原子的结构。

巴耳末公式:
其中R = 1.10 ×107 m-1叫里德伯常量
除了巴耳末系，后来发现的氢光谱在红外和紫外 光区的其它谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。
三、经典物理的困难
卢瑟福原子核式模型很好地解释了α粒子散射实验，无法解释 原子光谱的分立特性。。 由经典物理学
核外电子绕核运动
周期性变化的电磁场辐射电磁波
表明：吸收光谱也是原子的特征谱线。
原理：利用发射光谱和吸收光谱。 光谱分析法 优点：非常灵敏而且迅速。
作用：鉴别物质和确定它的化学组成。
二.氢原子光谱的实验规律
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
1885年，巴耳末对当时已知的，在可见光 区的4条谱线作了分析，发现这些谱线的波长可 以用一个公式表示：
稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是线状谱。 线状谱是由游离状态的原子发射的，也叫原子光谱。
每种元素都只能发出具有本身特征的某些波长的光。 亮线光谱的谱线也叫原子的特征谱线。
2.吸收光谱
高温物体发出的白光（连续光谱）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发射 光谱中的一条明线相对应。
电子轨道半径连续变小
原子不稳定 辐射电磁波频率连续变化 事实上：原子是稳定的、原子光谱是线状谱。
3、氢原子光谱
1.根据卢瑟福的原子模型，电子在核外做怎样的运动 ？
2.在原子中，电子轨道是怎样的？ 原子内部电子运动会产生光
研究途径：光谱
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。
Algodoo
一、光谱
光谱：用棱镜或者光栅把光按波长分开，得到光的波长（频率） 成分和强度分布的记录

线 状 谱 与 原 子
线状谱
各种原子的发射光谱都是 不同 特定频率 ，不同 原子的亮线位置 ，说明原子只发出 不同 特征谱线 几种 的光，不同原子的发光频率 鉴别 ，光谱中的亮线称为原子的 .
组成成分 灵敏度 10－10g
由于每种原子都有自己的特征谱线，可以 利用它来 物质和确定物质的 ， 应 这种方法称为光谱分析，它的优点是 用 高，样本中一种元素的含量达到 就 可以被检测到
线状谱、连续谱、吸收谱的产生 (1)线状谱：单原子气体或金属蒸气所发出的光 为线状光谱，又称原子光谱． (2)连续谱：由炽热的固体、液体和高压气体所 辐射的光谱均为连续光谱． (3)吸收谱：连续光谱中某波长的光被吸收后出 现的暗线，太阳光谱就是典型的吸收光谱．让 高温物体所发出的白光通过某种物质后获得的 光谱就为吸收谱． (4)同一种原子的线状谱的亮线与吸收谱中的暗 线一一对应．
对光谱和光谱分析的理解
【典例 1】 关于光谱和光谱分析，下列说法正确 的是 ( )． A．太阳光谱和白炽灯光谱都是线状光谱 B ．霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生 的光谱都是线状光谱 C ．进行光谱分析时，可以利用线状光谱，也 能用连续光谱 D．我们观察月亮射来的光谱，可以确定月亮
解析 太阳光谱是太阳内部发出的强光经过温度 比较低的太阳大气层时产生的吸收光谱，白炽灯 光产生的是连续谱．月亮反射到地面的光谱是太 阳光谱，故不能用来确定月亮的化学成分，煤气 灯火焰中燃烧的钠蒸气，属稀薄气体发光，产生 线状光谱．故选B. 答案 B
3 光谱 氢原子光谱
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．
一、光谱 项目 内 容 可以把光按 波长
用光栅 或 展开，获 棱镜 得光 波长(频率)成分 强度 定义 的 和 分布的记录，即 一条条 光谱 不是 连在一起 线状 光谱是 亮线 谱 分类 一条条分立的谱线，而是 连续 光谱 谱 的光带

高中物理课件
（金戈铁骑 整理制作）
18.3 氢原子光谱
发现阴极射线
汤姆孙 发现电子
原子中正负电荷分布的研究 卢瑟福
原子的核式结构 电子在原子核周 围怎样运动？ 原子光谱
能量怎样变化？
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。
光 用光栅或棱镜可以把 谱 光波波长展开，获得
谱
光谱

原子特征
不同原子的亮线位置不同
谱线
定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的
吸 光谱
收 形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现 光 一些暗线
谱 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
各种原子的吸收光 谱中的每一条暗线 都跟该种原子的发 射光谱中的一条明 线相对应。
吸收光谱
谱 光
形式：一些不连续的明线组成
线状谱 条件：稀薄气体或金属蒸气形成的
谱
光谱
原子特征
不同原子的亮线位置不同
谱线
吸 收 光 谱
定义：由发光体直接产生的光谱
形式：连续分布，一切波长的光都有
发
连续谱
射 光 分类
条件：炽热的固体、液体和高压气体 发光形成的
谱 光
形式：一些不连续的明线组成
线状谱 条件：稀薄气体或金属蒸气形成的
光的波长（频率）和 强度分布的记录。
定义：由发光体直接产生的光谱
形式：连续分布，一切波长的光都有
发
连续谱
射 光 分类
条件：炽热的固体、液体和高压气体 发光形成的
谱
光
谱
白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水发出
的光

3 小结 ：各种光谱的特点及成因：
定义：由发光体直接产生的光谱
｛ 发
产生条件：炽热的固体、液体和高压气体
射 光
连续光谱
发光形成的 光谱的形式：连续分布，一切波长的光都有
光
｛ 谱 线状光谱
产生条件：稀薄气体、金属蒸气发光形成的光谱
（原子光谱） 光谱形式：一些不连续的明线组成，不同
谱
元素的明线光谱不同（又叫特征光谱）
人教版七年级上册Unit4 Where‘s my backpack？
超级记忆法-记忆 方法
TIP1：在使用场景记忆法时，我们可以多使用自己熟悉的场景（如日常自己的 卧 室、平时上课的教室等等），这样记忆起来更加轻松； TIP2：在场景中记忆时，可以适当采用一些顺序，比如上面例子中从上到下、 从 左到右、从远到近等顺序记忆会比杂乱无序乱记效果更好。
氢原子光谱
α粒子散射的实验使我们知道原 子具有核式结构,但电子在核的周 围怎样运动?它的能量怎样变化? 这些还要通过其他事实认识.
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
一、光谱
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。有时只是波长成分的记录。
吸 收
定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的 光谱
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）
4 光谱分析 （1）由于每种原子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物质 的组成成分。这种方法叫做光谱分析。 （2）光谱分析法由基尔霍夫开创的。 （3）优点：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。 （4） 同种物质吸收光谱中的暗线与它明线 光谱中的明线相对应，明线光谱和吸收光 谱中的谱线都是原子的特征光谱，都可以 用于光谱分析。

②明线光谱——只含有一些连续的亮线的光谱．它是由游离 状态的原子发射的，因此也叫原子光谱．稀薄气体或金属的蒸气 的发射光谱是明线光谱．实验证明，每种元素的原子都有一定特 征的明线光谱．可以使用光谱管观察稀薄气体发光时的明线光 谱．不同元素的原子产生的明线光谱是不同的，但同种元素原子 产生的明线光谱是相同的，这意味着，某种物质的原子可从其明 线光谱加以鉴别．因此称某种元素原子的明线光谱的谱线为这种 元素原子的特征谱线．
答案：(1)光谱 谱线 线状谱 连续谱 (2)线状谱
组成成分 光谱分析
2．氢原子光谱的实验规律
氢原子光谱的一组谱线(巴耳末系)的波长用一个公 式表达：________式子中n只能取________，n＝ ________，R为一个常数．
3．经典理论的困难
卢瑟福的核式结构很好地解释了α粒子散射实验，但 与经典理论相矛盾．既无法解释________．又无法解释 ________，这样必须要引入新观点．
红外光谱对检测聚合物充填类饰品具一定的优势，如天 然翡翠经酸蚀后聚合物充填处理，在红外光谱图上反映出 2827、2928、2942、2969 cm－1吸收峰存在，系高分子材料充 填所致，天然翡翠无2827、2928、2942、2969 cm－1吸收峰．
天然紫晶中无3540 cm－1吸收峰，合成紫晶中具3540 cm －1吸收峰．
二、氢原子光谱 1．氢原子光谱 (1)从氢气放电管可以获得原子光谱，如下图所示是可见光 区域的14条谱线．
(2)巴耳末公式 氢原子光谱在可见光区域的14条谱线满足巴耳末公式
1λ＝R212－n12 ，n＝3,4,5，…
R称为里德伯常量，实验测得R＝1.10×107 m－1，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．