吉林省高中物理人教版选修3选修3-5第十八章第3节氢原子光谱同步练习

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。

1．(对应要点一)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．极光解析：选项A、C产生的都是连续谱，B产生水银蒸气的特征谱线，D是宇宙射线激发的气体发光，能产生线状谱，故B、D选项正确。

答案：BD2．(对应要点一)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．太阳光谱中的暗线是太阳光经过地球大气层时形成的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解析：太阳光谱是吸收光谱，因为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收，从而使我们观察到的太阳光谱是吸收光谱，所以分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气的物质组成，而某种物质要观察到它的吸收光谱，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的原子吸收。

故A、B正确。

答案：AB3．(对应要点二)巴耳末通过对氢光谱的研究总结出巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)，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．巴耳末依据氢光谱的分析总结出巴耳末公式D．巴耳末公式准确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：由于巴耳末是利用当时已知的、在可见光区的14条谱线做了分析总结出的巴耳末公式，并不是依据核式结构理论总结出来的，巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，也就是氢原子实际只有若干特定频率的光，由此可知，C、D正确。

答案：CD4．(对应要点二)氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的谱线的波长为λ1，其次为λ2。

求：(1)λ1/λ2的比值等于多少？(2)其中最长波长的光子能量是多少？解析：(1)由巴耳末公式可得：1λ1＝R (122－132) 1λ2＝R (122－142) 所以λ1λ2＝14－11614－19＝2720。

高中物理学习材料桑水制作第三节氢原子光谱建议用时实际用时满分实际得分90分钟100分一、选择题（本题包括10小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有多个选项正确，全部选对的得4分，选对但不全的得2分，有选错或不选的得0分，共40分）1.关于光谱，下面说法中正确的是（）A.太阳光谱是连续光谱B.稀薄的氢气发光产生的光谱是线状谱C.煤气灯上燃烧的钠盐汽化后的钠蒸气产生的光谱是线状谱D.白光通过钠蒸气产生的光谱是线状谱2.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3.氢原子光谱巴尔末系最小波长与最大波长之比为（）A.59 B.49C.79D.294.关于光谱，下面说法中正确的是（）A.炽热的液体发射连续光谱B.太阳光谱中的暗线说明太阳内部缺少与这些暗线相对应的元素C.线状光谱和吸收光谱都可以对物质成分进行分析D.发射光谱一定是连续光谱5.根据光谱的特征谱线，可确定物质的化学组成和鉴别物质，以下说法正确的是（）A.明线光谱中的明线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不是特征谱线B.明线光谱中的明线不是特征谱线，吸收光谱中的暗线是特征谱线C.明线光谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线D.同一元素的明线光谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是一一对应的6.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.线状谱和暗线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光谱7.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，故氢光谱是连续性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8.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9.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10.如图1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1A.a元素B.b元素C.c元素D.d元素二、填空题（本题共2小题，每小题6分，共12分.请将正确的答案填到横线上）11.用摄谱仪拍摄的太阳，可以分析太阳大气的成分，这是利用太阳光的光谱.（填“明线”或“吸收”）12.氢原子的谱线系间接地反映了 .三、计算与简答题（本题共4小题，共48分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）13.（11分）从原子核式结构出发能否解释氢原子光谱. 14.（12分）根据巴耳末公式，指出氢原子光谱中巴耳末系的最短波长和最长波长所对应的n值，并计算出这两个波长.15.（14分）处在激发态的氢原子向能量较低的状态跃迁时会发出一系列不同频率的光，称为氢光谱.氢光谱的波长λ可以用下面的巴耳末—里德伯公式表示：1λ＝R(1k2−1n2)，n、k分别表示氢原子跃迁后所处状态的量子数，k=1、2、3…对每一个k，有n=k+1、k+2、k+3…R称为里德伯常量，是一个已知量.对于k=1的一系列谱线其波长处在紫外线区，称为赖曼系；k=2的一系列谱线其波长处在可见光区，称为巴耳末系.求氢原子赖曼系光谱中最长的波长和最短的波长. 16.(11分)在可见光范围内波长最长的2条谱线所对应的n，它们的波长各是多少？氢原子光谱有什么特点？第三节氢原子光谱答题纸得分：一、选择题二、填空题11． 12.三、计算与简答题13.14.15.16.第三节氢原子光谱参考答案一、选择题1. BC 解析：太阳光谱是太阳光产生的白光，通过太阳周围温度较低的大气时，某些波长的光被太阳大气层中的某些元素吸收从而产生的吸收光谱，所以A不正确；稀薄的氢气发光产生的光谱是原子光谱又叫明线光谱，所以B正确；钠蒸气产生的光谱是原子光谱C正确；白光通过钠蒸气产生的光谱是吸收光谱，所以D不正确.应选B、C.2. AB 解析：太阳光谱是吸收光谱.因为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收，从而使我们观察的太阳光谱是吸收光谱，所以分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，而对某种物质要观察到它的吸收光谱，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所吸收.上述选项中正确的是A、B.3. A 解析：由巴尔末公式1λ＝R(122−1n2)n=3，4，5，…得当n=∞时，最短波长1λ1＝R122，当n=3时，最长波长1λ2=R(122−132)得λ1λ2=59,故选项A正确.4. AC 解析：炽热的固体，液体的高压气体发出的是连续光谱，故A正确.太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续光经过太阳大气层时产生的吸收光谱.太阳中存在的某些元素发出的光谱被大气层存在的对应元素吸收，故B不正确.线状光谱和吸收光谱都是原子的特征光谱，都可以用于对物质成分进行分析，故C正确.发射光谱可能是连续光谱，也可能是明线光谱，故D不正确.5.CD6.ACD7. AC 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λ不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱.8.ABD 解析：原子光谱的特征间接地反映了原子的结构特征，不同元素的原子结构是不同的，产生的光谱也不相同，正因如此，我们可以利用光谱来鉴别物质的化学组成.故A、B、D正确.9.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. 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.点拨：每个原子都有自己的特征谱线，利用它可以鉴别物质成分.二、填空题11.吸收解析：太阳周围有一层稀薄的大气，太阳通过这层大气时，某些频率的光被太阳大气中各种元素的原子吸收，形成吸收光谱，通过对照各种元素原子的特征谱线就会分析出大气成分，因此是利用了太阳的吸收光谱.12.氢原子的内部结构解析：由于光谱是原子受激发而发出的，不同原子受激发，发出的光谱不同，所以氢原子谱线系间接反映了氢原子的内部结构.三、计算与简答题13.卢瑟福的核式结构模型不能解释氢原子的光谱的谱线结构.解析：根据卢瑟福提出的核式结构，带负电的电子在核外空间运动，由于电子绕核旋转，当原子受到激发发光时，其自身能量会减少，轨道半径会减小，最终会落到核上，因此这种核式结构是不稳定的，与实际情况不符，可见卢瑟福的核式结构模型不能解释氢原子光谱的谱线结构.14.364.7 nm 656.5 nm 解析：在巴耳末线系中，当n=∞时对应的波长最短，最短波长为λmin,1λmin=R(122−0)，解得λmin=3.647×10-7 m=364.7 nm；当n=3时对应的波长最长，最长波长为1λmax＝R(122−132)，解得λmax＝6.565×10-7 m=656.5 nm.15.1.2×10-7m 9.1×10-8m 解析：由赖曼公式1λ＝R(112−1n2)，n=2,3,4…得n=2时波长最长为λ2＝43×1.10×107 m≈1.2×10-7 m,n=∞时，波长最短为λ∞＝11×1.10×107m≈9.1×10-8 m.点拨：用数学公式或函数来表述物理规律是最常用的方法和手段，并且用数学公式或函数表述物理规律有时显得更直观、更简洁.在利用此公式解题时，公式多以信息的形式呈现出来，考查学生的理解能力.16.见解析解析：据公式1λ＝R(122−1n2)，n=3,4,5…得当n=3时，波长λ最大，其次是n=4时，当n=3时，1λ1＝1.10×107(14−19),解得λ1＝6.5×10-7 m.当n=4时，1λ2＝1.10×107(14−116),解得λ2＝4.8×10-7 m.氢原子光谱是由一系列不连续的谱线组成的线状谱.。

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。

人教版物理高二选修3-5 18.3氢原子光谱同步训练D卷姓名:________ 班级:________ 成绩:________一、选择题 (共15题；共30分)1. （2分） (2017高二下·吴忠期中) 已知氢原子的基态能量为E1 ，激发态能量En= ，其中n=2，3…．用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速．能使氢原子从第一激发态电离的光子的最大波长为（）A . ﹣B . ﹣C . ﹣D . ﹣2. （2分） (2017高二下·钦州港期中) 一个氢原子中的电子从一半径为ra的轨道自发地直接跃迁至另一半径为rb的轨道，已知ra＞rb ，则在此过程中（）A . 原子发出一系列频率的光子B . 原子要吸收一系列频率的光子C . 原子要吸收某一频率的光子D . 原子要辐射某一频率的光子3. （2分） (2017高二下·通化期末) 氢原子辐射出一个光子后，则（）A . 电子绕核旋转的半径增大B . 电子的动能增大C . 电子的电势能增大D . 原子的能级值增大4. （2分） (2017高二下·金州期中) 在氢原子光谱中，电子从较高能级跃迁到n=2能级发出的谱线属于巴尔末系．若一群氢原子自发跃迁时发出的谱线中只有两条属于巴尔末系，则这群氢原子自发跃迁时最多可能发出多少条不同频率的谱线（）A . 2B . 5C . 4D . 65. （2分） (2017高二下·阳江期末) 按照波尔理论，氢原子的能级是氢原子处于各个定态时的能量值，它包括氢原子系统的电势能和电子在轨道上运动的动能，当一个氢原子从n=4的能级向低能级跃迁时，下列说法正确的是（）A . 氢原子可能辐射4种不同波长的光B . 氢原子系统的电势能增加，电子的动能减小C . 氢原子系统的总能量增加，电子的动能增加D . 氢原子系统的电势能减小，电子的动能增加6. （2分） (2017高二下·钦州港期中) 如图所示为氢原子的能级图．当氢原子从n=4的能级跃迁到n=2 的能级时，辐射出光子a；当氢原子从n=3的能级跃迁到n=1的能级时，辐射出光子b，则下列判断正确的是（）A . 光子a的能量大于光子b的能量B . 光子a的波长小于光子b的波长C . b光比a光更容易发生衍射现象D . 若光子a能使某金属发生光电效应，则光子b也一定能使该金属发生光电效应7. （2分） (2017高二下·钦州港期中) 汞原子的能级图如图所示．现让一束单色光照射到大量处于基态的汞原子上，汞原子只发出三种不同频率的单色光．那么，关于入射光的能量，下列说法正确的是（）A . 可能大于或等于7.7 eVB . 可能大于或等于8.8 eVC . 一定等于7.7 eVD . 包含2.8 eV、4.9 eV、7.7 eV三种8. （2分）(2017·临川模拟) 已知氢原子的基态能量为E1 ，激发态能量为，其中n=2，3，4…．1885年，巴尔末对当时已知的在可见光区的四条谱线做了分析，发现这些谱线的波长能够用一个公式表示，这个公式写做，n=3，4，5，…．式中R叫做里德伯常量，这个公式称为巴尔末公式．用h表示普朗克常量，c表示真空中的光速，则里德伯常量R可以表示为（）A .B .C .D .9. （2分） (2015高二下·茂名期中) 根据氢原子能级图（如图）可判断（）A . 氢原子跃迁时放出的光子的能量是连续的B . 欲使处于基态的氢原子激发，可用11eV的光子照射C . 处于基态的氢原子能量最大D . 电子的轨道半径越小，氢原子能量越小10. （2分） (2018高三上·济宁月考) 如图所示为氢原子能级的示意图，现有大量的氢原子处于n=4的激发态，当向低能级跃迁时辐射出若干个不同频率的光，关于这些光，下列说法正确的是（）A . 波长最大的光是由n=4能级跃迁到n=1能级产生的B . 频率最小的光是由n=4能级跃迁到n=3能级产生的C . 这些氢原子总共可辐射出3种不同的频率的光D . 从n=2能级跃迁到n=1能级电子动能减小11. （2分）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12. （2分） (2019高二下·上杭月考) 氢原子分能级示意图如图所示，不同色光的光子能量如下表所示。

3氢原子光谱记一记氢原子光谱知识体系1个公式——巴耳末公式2种谱线——线状谱、连续谱1个实验规律——氢原子光谱实验规律辨一辨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．(×)想一想1.什么是光谱？研究光谱对了解原子结构有什么作用？提示：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长和强度分布记录．许多情况下光是由原子内部电子运动产生的，因此光研究是探索原子结构的一条重要途径．2．经典理论在解释氢原子光谱时遇到了什么困难？提示：经典物理学无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征．3．仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？氢原子光谱的谱线波长具有什么规律？提示：氢原子光谱从左向右谱线间的距离越来越大．氢原子光谱的谱线波长符合巴耳末公式．思考感悟：练一练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．答案：BD2．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和确定物质的化学组成解析：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；只有应用线状谱才可以进行光谱分析，D错误．答案：C3．(多选)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解析：炽热固体发出的是连续谱，燃烧固体钠不能得到特征谱线，A错误；稀薄气体发光产生线状谱，B正确；强烈的白光通过低温钠蒸气时，某些波长的光被吸收产生钠的吸收光谱，C 正确，D错误．答案：BC4．根据巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)讨论，随着n的增大，氢原子所发出的光的波长如何变化？光子的能量如何变化？解析：随着n的增大，由巴耳末公式可得波长越小，再由波长与频率的关系，频率与光子能量的关系，可得随着n的增大，光子的能量越大．答案：见解析要点一对光谱和光谱分析的理解1.(多选)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解析：炽热的液体发射的光谱为连续谱，选项A正确．发射光谱可以是连续谱也可以是线状谱，选项B错误．线状谱和吸收光谱都对应某种元素的光谱，都可以对物质成分进行分析，选项C 正确．霓虹灯发光形成的光谱是线状谱，选项D正确．答案：ACD2．下列说法正确的是()A．线状谱中的亮线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线B．各种原子的线状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了甲物质的吸收光谱解析：吸收光谱中的暗线和线状谱中的明线相对应，都是特征谱线，但通常吸收光谱中的暗线要比线状光谱中的明线少，所以A正确，B错误；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线状谱，所以C错误；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错误，综上所述，应选A.答案：A3．[2019·江苏期末](多选)对原子光谱，下列说法正确的是()A．线状谱和吸收光谱可用于光谱分析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．发射光谱可以用来鉴别物质中含哪些元素解析：线状谱和吸收光谱都含有原子的特征谱线，因此可用于光谱分析，A正确；各种原子都有自己的特征谱线，故B错误，C正确；发射光谱分为线状谱和连续谱，对线状谱进行光谱分析可鉴别物质组成，连续谱不能用于光谱分析，D错误．答案：AC4．(多选)通过光栅或棱镜获得物质发光的光谱，光谱() A．按光的波长顺序排列B．按光的频率顺序排列C．按光子质量的大小排列D．按光子能量的大小排列解析：由于光谱是将光按波长展开，而波长与频率相对应，故A、B正确；光子没有质量，故C错误；由爱因斯坦的光子说可知，光子的能量与光子频率相对应，D正确．答案：ABD要点二氢原子光谱的规律应用5.[2019·通州月考]氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的波长为λ1，波长次之为λ2，则λ1λ2为()A.2027 B.2720C.23 D.32解析：由1λ＝R(122－1n2)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.答案：B6．(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．答案：AC7．[2019·湛江检测]如图甲所示的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()A．a元素B．b元素C．c元素D．d元素解析：把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，故选项B正确，与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中缺少该元素．答案：B8．根据巴耳末公式，指出氢原子光谱巴耳末线系的最长波长和最短波长所对应的n，并计算其波长．解析：对应的n越小，波长越长，故当n＝3时，氢原子发光所对应的波长最长．当n＝3时，1λ1＝1.10×107×(122－132) m－1解得λ1＝6.55×10－7 m.当n＝∞时，波长最短，1λ2＝R(122－1n2)＝R×14，λ2＝4R＝41.1×107m＝3.64×10－7 m.答案：当n＝3时，波长最长为6.55×10－7 m 当n＝∞时，波长最短为3.64×10－7 m基础达标1.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．吸收光谱解析：白炽灯发光是由于灯丝在炽热状态下发出光，是连续光谱．A正确，B、C、D错误．答案：A2．[2019·万州检测](多选)对于光谱，下面的说法中正确的是()A．连续光谱和线状光谱都是发射光谱B．线状谱由不连续的若干波长的光组成C．太阳光谱是连续谱D．太阳光谱是线状谱解析：吸收光谱也是线状谱，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，故B正确；太阳周围的低温蒸气吸收了相应频率的光，故太阳光谱是线状谱，故D对，C错．答案：BD3．(多选)关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是() A．光谱包括连续谱和线状谱B．太阳光谱是连续谱，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：光谱包括连续谱和线状谱，线状谱可用作光谱分析，太阳光谱是吸收光谱，光谱分析可以发现新元素和鉴定物质成分．故正确答案为A、C、D.答案：ACD4．氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为()A.59 B.49C.79 D.29解析：由巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)，n＝3,4,5，…当n＝∞时，最小波长1λ1＝R 122，当n＝3时，最大波长1λ2＝R(122－132)，得λ1λ2＝59，选项A正确．答案：A5．(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．经典电磁理论可以解释原子的稳定性B．根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断地释放能量，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．对氢原子光谱的分析彻底否定了经典电磁理论解析：根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断地释放能量，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．对氢原子光谱的分析只是证明经典电磁理论不适用于对微观现象的解释，并没有完全否定经典电磁理论．综上，选项B、C正确．答案：BC6．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对应的元素，故选项C正确．答案：C7．[2019·河南周口月考]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解析：氢原子发射的光的波长取决于光子的能量E，由于氢原子发射的光子的能量E＝E n－E m(下一节将学到)，所以发射的光子的能量是不连续的，故氢原子只能产生特定波长的光，即氢原子产生的光谱是一系列不连续的谱线，故A、D错误，B正确．光谱是不连续的，与亮度无关，故C错误．答案：B8．(多选)关于巴耳末公式，下列说法正确的是()A．巴耳末依据原子的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．巴耳末公式准确反映了氢原子光谱在可见光区的实际情况，其波长的分立值并不是人为规定的解析：巴耳末是利用当时已知的、在可见光区的4条谱线分析总结出来的巴耳末公式，并不是依据原子的核式结构理论总结出来的，巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，也就是氢原子实际只发出若干特定频率的光，由此可知C、D正确．答案：CD9．[2019·湖南岳阳模拟]关于巴耳末公式：1λ＝R(122－1n2)(n＝3,4,5，…)，理解正确的是()A．式中n只能取整数，R称为巴耳末常量B．巴耳末系的4条谱线位于红外区C．在巴耳末系中n值越大，对应的波长λ越短D．巴耳末系的4条谱线是氢原子从n＝2的能级向n＝3、4、5、6能级跃迁时辐射产生的解析：巴耳末公式中n为量子数，不可以取任意值，只能取整数，且n≥3，式中R叫做里德伯常量，故A错误；巴耳末系的4条谱线位于可见光区，故B错误；根据巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)，可知n值越大，对应的波长λ越短，故C正确；公式只适用于氢原子从n≥3的能级向n＝2的能级跃迁时发出的光谱，故D错误．答案：C10．(多选)下列关于特征谱线的几种说法，正确的有()A．明线光谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线B．明线光谱中的明线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不是特征谱线C．明线光谱中的明线不是特征谱线，吸收光谱中的暗线是特征谱线D．同一元素的明线光谱的明线与吸收光谱的暗线是相对应的E．每种原子都有自己的特征谱线，可以用其来鉴别物质解析：明线光谱中的明线与吸收光谱中的暗线均为特征谱线，并且实验表明各种元素吸收光谱中的每一条暗线都跟这种原子的明线光谱中的一条明线相对应，A 、D 正确，每种原子都有自己的特征谱线，可以用其来鉴别物质，E 正确．答案：ADE能力达标11.可见光的波长范围为400～700 nm ，根据巴耳末公式1λ＝R (122－1n 2)，当n 取何值时氢原子所发出的光用肉眼能直接观察到？(R ＝1.10×107 m －1)解析：把波长等于400 nm ，代入巴耳末公式可得，n ＝6.7，把波长等于700 nm ，代入巴耳末公式可得，n ＝2.9，而n 只能取整数，所以n ＝3,4,5,6时氢原子发出的光用肉眼直接观察的到．答案：3,4,5,612．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.已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域．(1)n ＝6时，对应的波长为多少？(2)帕邢系的氢原子光谱谱线对应的波在真空中的波速为多少？n ＝6时，传播频率为多大？解析：(1)根据帕邢系公式1λ＝R (132－1n 2)当n ＝6时，有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/sν＝c λ＝3×1081.09×10－6 Hz ≈2.75×1014 Hz. 答案：(1)1.09×10－6 m(2)3×108 m/s 2.75×1014 Hz13．在可见光范围内氢原子发光的波长最长的2条谱线所对应的n .(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？(3)氢原子光谱有什么特点？解析：(1)设当n＝3,4时，氢原子发光所对应的波长分别为λ1、λ2，由巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)(n＝3,4,5…)知当n＝3时，1λ1＝1.10×107×(122－132) m－1，解得λ1＝6.5×10－7 m当n＝4时，1λ2＝1.10×107×(122－142) m－1，解得λ2＝4.8×10－7 m.(2)当n＝3时，对应着氢原子巴耳末系中的波长最长，即为λ1，因此ε1＝h cλ1＝6.63×10－34×3×1086.5×10－7J＝3.06×10－19 J.(3)除巴耳末系外，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，即1λ＝R(1a2－1n2)，其中a分别为1,3,4…对应不同的线系，由此可知氢原子光谱是由一系列线系组成的不连续的线状谱．答案：(1)6.5×10－7 m 4.8×10－7 m(2)3.06×10－19 J(3)由一系列线系组成的不连续的线状谱。

第三节 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.一、氢原子光谱的实验规律[导学探究] 如图1所示为氢原子的光谱.图1(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，…[知识梳理] 1.氢光谱的获得在充有稀薄氢气的放电管两极间加上2～3 kV 的高压，使氢气放电，氢原子在电场的激发下发光，通过分光镜观察氢原子的光谱. 2.光谱的特点(1)氢原子光谱在可见光区内有四条谱线，这些谱线是几条分立的亮线. (2)氢原子受激发只能发出几种特定频率的光. 3.氢原子光谱的实验规律氢原子在可见光区的四条谱线的波长可用一个简单的公式——巴耳末公式表示：1λ＝R (122－1n 2)，n ＝3,4,5,6…，式中的常数R 称为里德伯常量. [即学即用] 判断下列说法的正误.(1)某种原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的光谱，称为原子光谱.( √ ) (2)符合巴耳末公式的谱线既有可见光也有紫外光.( √ ) (3)巴耳末公式中的n 既可以取整数也可以取小数.( × )二、氢原子光谱的其他线系自从发现巴耳末系后，人们又在紫外区、红外区及近红外区发现了氢原子的其他线系，分别是莱曼系、帕邢系、布喇开系、普丰德系，这些线系统一的公式为：1λ＝R ⎝⎛⎭⎫1m 2－1n 2，式中m 、n 均为正整数，且n >m ，此式称为广义巴耳末公式，也可以表示为1λ＝T (m )－T (n )，式中T (m )＝R m 2，T (n )＝R n 2称为光谱项. 三、原子光谱1.原子光谱：某种原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的光谱，这种光谱称为原子光谱.2.每种原子都有自己特定的原子光谱，不同的原子，其原子光谱均不相同.3.通过对光谱的分析可鉴别不同的原子，确定物体的化学组成并发现新元素. [即学即用] 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)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.( × )一、氢原子光谱的实验规律例1(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.针对训练1 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 ⎝⎛⎭⎫122－1n 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、光谱和光谱分析 1.光谱分类(1)发射光谱——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.炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱，如灯丝发出的光、炽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.各种原子的发射光谱(由稀薄气体发出)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)吸收光谱——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收后产生的光谱.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)应用：a.鉴别物体的物质成分.b.发现新元素. (3)可用于光谱分析的光谱：线状谱和吸收光谱.(4)优点：灵敏度高，鉴别物质的最低含量达10－10 g.3.太阳光谱的特点(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.例2(多选)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答案BC解析太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续谱经过太阳大气层时产生的吸收光谱，正是太阳发出的光谱被太阳大气层中存在的对应元素吸收所致，白炽灯发出的是连续谱，选项A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，选项D错误；光谱分析只能是线状谱或吸收光谱，连续谱是不能用来进行光谱分析的，所以选项C正确；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，选项B正确.针对训练2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.稀薄气体发光形成的光谱是线状谱D.白光通过钠蒸气产生的光谱是线状谱答案C解析由于物质发光的条件不同，得到的光谱不同，故A、B错误；稀薄气体发光形成的光谱为线状谱，C正确；白光通过钠蒸气产生的光谱是吸收光谱，D错误.1.(氢原子光谱的实验规律)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，与放电管的放电强弱无关，D 错.2.(光谱和光谱分析)(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 答案 AB解析 炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱，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.3.(光谱分析)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，下列说法中正确的是( )A.利用高温物体的连续谱就可以鉴别其组成成分B.利用物质的线状谱就可以鉴别其组成成分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.我们观察月亮射来的光的光谱，可以确定月亮的化学组成 答案 B解析 由于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；某种物质发光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其他物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线与所经物质有关，与高温物体无关，C 错误；月亮反射到地面的光是太阳光，D 错误.4.(巴耳末公式的应用)根据巴耳末公式，可求出氢原子光谱在可见光的范围内波长最长的2条谱线，其波长分别为654.55×10－9 m 和484.85×10－9 m ，求所对应的n 值(已知里德伯常量R ＝1.10×107 m －1). 答案 n 1＝3 n 2＝4解析 根据巴耳末公式1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2，n ＝3,4,5，…得1654.55×10－9＝1.10×107×⎝⎛⎭⎫122－1n 1 2， 1484.85×10－9＝1.10×107×⎝⎛⎭⎫122－1n 2 2，解得n1＝3，n2＝4.一、选择题(1～8题为单选题，9～10题为多选题)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组成，故D正确.2.巴耳末公式简洁显示了氢原子光谱的()A.分立特征B.连续特征C.既连续又分立D.既不连续又不分立答案A解析巴耳末公式中的n只能取正整数，得到的波长是一些分立的值.3.下列对于巴耳末公式的说法正确的是()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中可见光部分的光的波长C.巴耳末公式确定了氢原子发光中一个线系的波长，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光的波长，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.4.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 A5.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.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.2720 C.23 D.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.如图1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1A.a 元素B.b 元素C.c 元素D.d 元素答案 B解析 把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，故选项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.8.1885年瑞士的中学教师巴耳末发现，氢原子光谱中可见光部分的四条谱线的波长可归纳成一个简单的经验公式：1λ＝R (122－1n 2)，n 为大于2的整数，R 为里德伯常量，1913年，丹麦物理学家玻尔受到巴耳末公式的启发，同时还吸取了普朗克的量子假说、爱因斯坦的光子假说和卢瑟福的原子核式结构模型，提出了自己的原理理论.根据玻尔理论，推导出了氢原子光谱谱线的波长公式：1λ＝R (1m 2－1n 2)，m 与n 都是正整数，且n >m .当m 取定一个数值时，不同数值的n 得出的谱线属于同一个线系.如： m ＝1，n ＝2,3,4…组成的线系叫莱曼系； m ＝2，n ＝3,4,5…组成的线系叫巴耳末系； m ＝3，n ＝4,5,6…组成的线系叫帕邢系； m ＝4，n ＝5,6,7…组成的线系叫布喇开系； m ＝5，n ＝6,7,8…组成的线系叫普丰德系； 以上线系只有一个在紫外光区，这个线系是( )A.莱曼系B.帕邢系C.布喇开系D.普丰德系答案 A解析 在真空中，电磁波的波长和频率互成反比例关系，波长最长的频率最小，紫外光区的频率较大，根据氢原子光谱谱线的波长公式：1λ＝R (1m 2－1n 2)得这个线系是莱曼系，故A 正确，B 、C 、D 错误.9.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答案 BC解析 炽热固体发出的是连续谱，燃烧固体钠不能得到特征谱线，A 错误；稀薄气体发光产生线状谱，B 正确；强烈的白光通过低温钠蒸气时，某些波长的光被吸收产生钠的吸收光谱，C 正确，D 错误.10.巴耳末通过对氢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.二、非选择题11.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…，里德伯常量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 λ＝c λ＝3×1081.09×10－6 Hz ≈2.75×1014 Hz.。

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。