（全國通用）高中物理 第十八章 原子結(jié)構(gòu) 第3節(jié) 氫原子光譜課件 新人教選修35

物理選修選修3-5 人教版人教版第十八章原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)第三節(jié)氫原子光譜第三節(jié)氫原子光譜 學(xué)學(xué) 習(xí)習(xí) 目目 標(biāo)標(biāo) 了解光譜的定義與分類了解光譜的定義與分類理解氫原子光譜的實驗規(guī)律，知道何為巴耳末系理解氫原子光譜的實驗規(guī)律，知道何為巴耳末系了解經(jīng)典原子理論的困難了解經(jīng)典原子理論的困難 知知 識識 導(dǎo)導(dǎo) 圖圖1 1課前預(yù)習(xí)課前預(yù)習(xí)2 2課內(nèi)探究課內(nèi)探究3 3素養(yǎng)提升素養(yǎng)提升4 4課堂達(dá)標(biāo)課堂達(dá)標(biāo)5 5課時作業(yè)課時作業(yè)課課 前前 預(yù)預(yù) 習(xí)習(xí)1定義定義用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按_展開，獲得展開，獲得_(頻頻率率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜。和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜。2分類分類(1)線狀譜：由線狀譜：由_組成的光譜。組成的光譜。(2)連續(xù)譜：由連續(xù)譜：由_的光帶組成的光譜。的光帶組成的光譜。知識點(diǎn)知識點(diǎn) 1光譜光譜波長波長光的波長光的波長一條條的亮線一條條的亮線連在一起連在一起3特征譜線特征譜線各種原子的發(fā)射光譜都是各種原子的發(fā)射光譜都是_，且不同原子的亮線位置，且不同原子的亮線位置_，故這些亮線稱為原子的故這些亮線稱為原子的_譜線。譜線。4光譜光析光譜光析由于每種原子都有自己的由于每種原子都有自己的_，可以利用它來鑒別，可以利用它來鑒別_和確和確定物質(zhì)的定物質(zhì)的_，這種方法稱為光譜分析，它的優(yōu)點(diǎn)是，這種方法稱為光譜分析，它的優(yōu)點(diǎn)是_高，高，樣本中一種元素的含量達(dá)到樣本中一種元素的含量達(dá)到_時就可以被檢測到。時就可以被檢測到。線狀譜線狀譜不同不同特征特征特征譜線特征譜線物質(zhì)物質(zhì)組成成分組成成分靈敏度靈敏度1010g知識點(diǎn)知識點(diǎn) 2氫原子光譜的實驗規(guī)律氫原子光譜的實驗規(guī)律電子電子原子結(jié)構(gòu)原子結(jié)構(gòu)分立分立1核式結(jié)構(gòu)模型的成就核式結(jié)構(gòu)模型的成就正確地指出了正確地指出了_的存在，很好的解釋了的存在，很好的解釋了_。2經(jīng)典理論的困難經(jīng)典理論的困難經(jīng)典物理學(xué)既無法解釋原子的經(jīng)典物理學(xué)既無法解釋原子的_又無法解釋原子光譜的又無法解釋原子光譜的_。知識點(diǎn)知識點(diǎn) 3經(jīng)典理論的困難經(jīng)典理論的困難原子核原子核粒子散射實驗粒子散射實驗穩(wěn)定性穩(wěn)定性分立特征分立特征判一判判一判(1)各種原子的明線光譜中的明線和它吸收光譜中的暗線必定一一對應(yīng)。各種原子的明線光譜中的明線和它吸收光譜中的暗線必定一一對應(yīng)。()(2)熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)出的光形成連續(xù)光譜。熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)出的光形成連續(xù)光譜。()(3)巴耳末公式是巴耳末在研究氫光譜特征時發(fā)現(xiàn)的。巴耳末公式是巴耳末在研究氫光譜特征時發(fā)現(xiàn)的。()(4)分析物質(zhì)發(fā)光的光譜，可以鑒別物質(zhì)中含哪些元素。分析物質(zhì)發(fā)光的光譜，可以鑒別物質(zhì)中含哪些元素。()(5)經(jīng)典物理學(xué)可以很好地應(yīng)用于宏觀世界，也能解釋原子世界的現(xiàn)象。經(jīng)典物理學(xué)可以很好地應(yīng)用于宏觀世界，也能解釋原子世界的現(xiàn)象。()AC解析：解析：巴耳末公式是分析氫原子的譜線得到的一個公式，它只反映氫原子巴耳末公式是分析氫原子的譜線得到的一個公式，它只反映氫原子譜線的一個線系，故譜線的一個線系，故A正確，正確，D錯誤；公式中的錯誤；公式中的n只能取不小于只能取不小于3的正整數(shù)，的正整數(shù)，B錯錯誤，誤，C正確。正確。想一想想一想能否根據(jù)對月光的光譜分析確定月球的組成成分？能否根據(jù)對月光的光譜分析確定月球的組成成分？答案：答案：不能。月球不能發(fā)光，它只能反射太陽光，故其光譜是太陽的光不能。月球不能發(fā)光，它只能反射太陽光，故其光譜是太陽的光譜，對月光進(jìn)行光譜分析確定的并非月球的組成成分。譜，對月光進(jìn)行光譜分析確定的并非月球的組成成分。課課 內(nèi)內(nèi) 探探 究究早在早在17世紀(jì)，牛頓就發(fā)現(xiàn)了白光通過三棱鏡后的世紀(jì)，牛頓就發(fā)現(xiàn)了白光通過三棱鏡后的色散現(xiàn)象，并把實驗中得到的彩色光帶叫做光譜，如色散現(xiàn)象，并把實驗中得到的彩色光帶叫做光譜，如圖所示。研究光譜有哪方面的意義？圖所示。研究光譜有哪方面的意義？提示：提示：光是由原子內(nèi)部電子的運(yùn)動產(chǎn)生的，因此光是由原子內(nèi)部電子的運(yùn)動產(chǎn)生的，因此光譜研究是探索原子結(jié)構(gòu)的重要途徑。光譜研究是探索原子結(jié)構(gòu)的重要途徑。探究一光譜和光譜分析探究一光譜和光譜分析1光譜的分類光譜的分類2太陽光譜太陽光譜(1)太陽光譜的特點(diǎn)：在連續(xù)譜的背景上出現(xiàn)一些不連續(xù)的暗線，是一種吸太陽光譜的特點(diǎn)：在連續(xù)譜的背景上出現(xiàn)一些不連續(xù)的暗線，是一種吸收光譜。收光譜。(2)對太陽光譜的解釋：陽光中含有各種顏色的光，但當(dāng)陽光透過太陽的高對太陽光譜的解釋：陽光中含有各種顏色的光，但當(dāng)陽光透過太陽的高層大氣射向地球時，太陽高層大氣中含有的元素會吸收它自己特征譜線的光，層大氣射向地球時，太陽高層大氣中含有的元素會吸收它自己特征譜線的光，然后再向四面八方發(fā)射出去，到達(dá)地球的這些譜線看起來就暗了，這就形成了然后再向四面八方發(fā)射出去，到達(dá)地球的這些譜線看起來就暗了，這就形成了連續(xù)譜背景下的暗線。連續(xù)譜背景下的暗線。3光譜分析光譜分析這種方法的優(yōu)點(diǎn)是非常靈敏而且迅速。某種元素在物質(zhì)中的含量達(dá)這種方法的優(yōu)點(diǎn)是非常靈敏而且迅速。某種元素在物質(zhì)中的含量達(dá)1010克，就可以從光譜中發(fā)現(xiàn)它的特征譜線將其檢查出來。光譜分析在科學(xué)技術(shù)中克，就可以從光譜中發(fā)現(xiàn)它的特征譜線將其檢查出來。光譜分析在科學(xué)技術(shù)中有廣泛的應(yīng)用：有廣泛的應(yīng)用：(1)檢查物質(zhì)的純度。檢查物質(zhì)的純度。(2)鑒別和發(fā)現(xiàn)元素。鑒別和發(fā)現(xiàn)元素。(3)天文學(xué)上光譜的紅移表明恒星的遠(yuǎn)離等等。天文學(xué)上光譜的紅移表明恒星的遠(yuǎn)離等等。特別提醒：特別提醒：光譜分析可以使用發(fā)射光譜中的線狀譜，也可以使用吸收光光譜分析可以使用發(fā)射光譜中的線狀譜，也可以使用吸收光譜，因它們都有原子自身的特征譜線，但不能使用連續(xù)光譜。譜，因它們都有原子自身的特征譜線，但不能使用連續(xù)光譜。(多選多選)下列關(guān)于光譜和光譜分析的說法中，正確的是下列關(guān)于光譜和光譜分析的說法中，正確的是()A太陽光譜和白熾燈光譜都是線狀譜太陽光譜和白熾燈光譜都是線狀譜B煤氣燈火焰中燃燒的鈉蒸氣或霓虹燈產(chǎn)生的光譜都是線狀譜煤氣燈火焰中燃燒的鈉蒸氣或霓虹燈產(chǎn)生的光譜都是線狀譜C進(jìn)行光譜分析時，可以用線狀譜，不能用連續(xù)光譜進(jìn)行光譜分析時，可以用線狀譜，不能用連續(xù)光譜D我們能通過光譜分析鑒別月球的物質(zhì)成分我們能通過光譜分析鑒別月球的物質(zhì)成分解題指導(dǎo)：解題指導(dǎo)：要明確光譜和物質(zhì)發(fā)光的對應(yīng)關(guān)系，熾熱的固體、液體和高壓要明確光譜和物質(zhì)發(fā)光的對應(yīng)關(guān)系，熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)出的是連續(xù)光譜，而稀薄氣體發(fā)射的是線狀譜。氣體發(fā)出的是連續(xù)光譜，而稀薄氣體發(fā)射的是線狀譜。典例典例 1BC解析：解析：太陽光譜中的暗線是太陽發(fā)出的連續(xù)光譜經(jīng)過太陽大氣層時產(chǎn)生的太陽光譜中的暗線是太陽發(fā)出的連續(xù)光譜經(jīng)過太陽大氣層時產(chǎn)生的吸收光譜，正是太陽發(fā)出的光譜被太陽大氣層中存在的對應(yīng)元素吸收所致，白吸收光譜，正是太陽發(fā)出的光譜被太陽大氣層中存在的對應(yīng)元素吸收所致，白熾燈發(fā)出的是連續(xù)光譜，熾燈發(fā)出的是連續(xù)光譜，A錯誤；月球本身不會發(fā)光，靠反射太陽光才能使我錯誤；月球本身不會發(fā)光，靠反射太陽光才能使我們看到它，所以不能通過光譜分析鑒別月球的物質(zhì)成分，們看到它，所以不能通過光譜分析鑒別月球的物質(zhì)成分，D錯誤；光譜分析只錯誤；光譜分析只能是線狀譜和吸收光譜，連續(xù)光譜是不能用來做光譜分析的，所以能是線狀譜和吸收光譜，連續(xù)光譜是不能用來做光譜分析的，所以C正確；煤正確；煤氣燈火焰中燃燒的鈉蒸氣或霓虹燈都是稀薄氣體發(fā)出的光，產(chǎn)生的光譜都是線氣燈火焰中燃燒的鈉蒸氣或霓虹燈都是稀薄氣體發(fā)出的光，產(chǎn)生的光譜都是線狀譜，狀譜，B正確。正確。對點(diǎn)訓(xùn)練對點(diǎn)訓(xùn)練1(多選多選)如圖甲所示是如圖甲所示是a、b、c、d四四種元素的線狀譜，圖乙是某礦物的線狀譜，通過光譜分種元素的線狀譜，圖乙是某礦物的線狀譜，通過光譜分析可以了解該礦物中缺乏的是析可以了解該礦物中缺乏的是()Aa元素元素Bb元素元素Cc元素元素 Dd元素元素解析：解析：把礦物的線狀譜與幾種元素的特征譜線進(jìn)行對照，把礦物的線狀譜與幾種元素的特征譜線進(jìn)行對照，b、d元素的譜線元素的譜線在該線狀譜中不存在，故在該線狀譜中不存在，故B、D正確。正確。BD氫原子是自然界中最簡單的原子，對它的光譜線的研究獲得的原子內(nèi)部結(jié)氫原子是自然界中最簡單的原子，對它的光譜線的研究獲得的原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息，對于研究更復(fù)雜的原子的結(jié)構(gòu)有指導(dǎo)意義。從氫氣放電管可以獲得構(gòu)的信息，對于研究更復(fù)雜的原子的結(jié)構(gòu)有指導(dǎo)意義。從氫氣放電管可以獲得氫原子光譜，如圖所示，氫原子的光譜為線狀譜。氫原子光譜，如圖所示，氫原子的光譜為線狀譜。試分析氫原子光譜的分布特點(diǎn)。試分析氫原子光譜的分布特點(diǎn)。提示：提示：在氫原子光譜圖中的可見光區(qū)內(nèi)，由右向左，相鄰譜線間的距離越在氫原子光譜圖中的可見光區(qū)內(nèi)，由右向左，相鄰譜線間的距離越來越小，表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。來越小，表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。探究二氫原子光譜的實驗規(guī)律探究二氫原子光譜的實驗規(guī)律1氫原子光譜實驗氫原子光譜實驗在充有稀薄氫氣的放電管兩極間加上在充有稀薄氫氣的放電管兩極間加上2kV3kV的高壓，使氫氣放電，氫原的高壓，使氫氣放電，氫原子在電場的激發(fā)下發(fā)光，通過分光鏡觀察氫原子的光譜。子在電場的激發(fā)下發(fā)光，通過分光鏡觀察氫原子的光譜。(實驗裝置如圖所示實驗裝置如圖所示)2實驗現(xiàn)象實驗現(xiàn)象在可見光區(qū)內(nèi)，觀察到波長分別為在可見光區(qū)內(nèi)，觀察到波長分別為656.47nm、486.27nm、434.17nm、410.29nm的四條譜線，分別用符號的四條譜線，分別用符號H、H、H、H 表示。表示。(見下圖見下圖)4其他譜線其他譜線除了巴耳末系，氫原子光譜在紅外和紫外光區(qū)的其他譜線，也都滿足與巴除了巴耳末系，氫原子光譜在紅外和紫外光區(qū)的其他譜線，也都滿足與巴其末公式類似的關(guān)系式。其末公式類似的關(guān)系式。解題指導(dǎo)：解題指導(dǎo)：注意氫原子光譜可見光區(qū)的四條譜線對應(yīng)注意氫原子光譜可見光區(qū)的四條譜線對應(yīng)n的取值分別為的取值分別為3,4,5,6，n的取值越小，波長越大。的取值越小，波長越大。典例典例 2D對點(diǎn)訓(xùn)練對點(diǎn)訓(xùn)練2對于巴耳末公式下列說法正確的是對于巴耳末公式下列說法正確的是()A所有氫原子光譜的波長都與巴耳末公式相對應(yīng)所有氫原子光譜的波長都與巴耳末公式相對應(yīng)B巴耳末公式只確定了氫原子發(fā)光的可見光部分的光的波長巴耳末公式只確定了氫原子發(fā)光的可見光部分的光的波長C巴耳末公式確定了氫原子發(fā)光一組譜線的波長，其中既有可見光，又巴耳末公式確定了氫原子發(fā)光一組譜線的波長，其中既有可見光，又有紫外光有紫外光D巴耳末公式確定了各種原子發(fā)光中的光的波長巴耳末公式確定了各種原子發(fā)光中的光的波長解析：解析：巴耳末公式只確定了氫原子發(fā)光中的一組譜線的波長，不能描述氫巴耳末公式只確定了氫原子發(fā)光中的一組譜線的波長，不能描述氫原子發(fā)出的各種波長，也不能描述其他原子的發(fā)光，故原子發(fā)出的各種波長，也不能描述其他原子的發(fā)光，故A、D錯誤；巴耳末公式錯誤；巴耳末公式是由當(dāng)時已知的可見光中的部分譜線總結(jié)出來的，但它也適用于可見光和紫外是由當(dāng)時已知的可見光中的部分譜線總結(jié)出來的，但它也適用于可見光和紫外光，故光，故B錯誤，錯誤，C正確。正確。C素素 養(yǎng)養(yǎng) 提提 升升關(guān)于光譜和光譜分析的說法中，正確的是關(guān)于光譜和光譜分析的說法中，正確的是()A太陽光譜和白熾燈光譜都是發(fā)射光譜太陽光譜和白熾燈光譜都是發(fā)射光譜B冶煉時的煉鋼爐流出的鐵水的光譜是線狀譜冶煉時的煉鋼爐流出的鐵水的光譜是線狀譜C光譜都可以用于物質(zhì)成分的分析光譜都可以用于物質(zhì)成分的分析D分析恒星的光譜，可以確定該恒星的化學(xué)成分分析恒星的光譜，可以確定該恒星的化學(xué)成分易錯分析：易錯分析：不明確太陽光經(jīng)過太陽大氣層射到地球后，已是吸收光譜，而不明確太陽光經(jīng)過太陽大氣層射到地球后，已是吸收光譜，而錯選錯選A；不明確光譜分析的本質(zhì)，認(rèn)為光譜都可以用于物質(zhì)成分的分析而錯選；不明確光譜分析的本質(zhì)，認(rèn)為光譜都可以用于物質(zhì)成分的分析而錯選C。易錯點(diǎn)：對光譜和光譜分析認(rèn)識不正確易錯點(diǎn)：對光譜和光譜分析認(rèn)識不正確案案 例例D正確解答：正確解答：因為太陽光譜為吸收光譜，故因為太陽光譜為吸收光譜，故A錯誤；高溫鐵水是熾熱液體，錯誤；高溫鐵水是熾熱液體，所產(chǎn)生的光譜為連續(xù)譜，所產(chǎn)生的光譜為連續(xù)譜，B錯誤；線狀譜錯誤；線狀譜(明線光譜明線光譜)、吸收光譜的譜線是原子的、吸收光譜的譜線是原子的特征譜線，是原子輻射、吸收光子產(chǎn)生的光譜，可用于光譜分析。而連續(xù)譜無特征譜線，是原子輻射、吸收光子產(chǎn)生的光譜，可用于光譜分析。而連續(xù)譜無原子的特征譜線，故不能應(yīng)用于光譜分析，原子的特征譜線，故不能應(yīng)用于光譜分析，C錯誤；除恒星外的行星、衛(wèi)星自錯誤；除恒星外的行星、衛(wèi)星自身不發(fā)光，它們能反射太陽光，所以可利用光譜分析判斷恒星的化學(xué)組成，故身不發(fā)光，它們能反射太陽光，所以可利用光譜分析判斷恒星的化學(xué)組成，故D正確。正確。正確答案：正確答案：D