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 新人教版選修35.ppt

第十八章 原子結(jié)構(gòu) 第三節(jié)氫原子光譜 學(xué)習(xí)目標(biāo) 知識(shí)導(dǎo)圖 課前預(yù)習(xí) 1 定義用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按 展開 獲得 頻率 和強(qiáng)度分布的記錄 即光譜 2 分類 1 線狀譜 由 組成的光譜 2 連續(xù)譜 由 的光帶組成的光譜 知識(shí)點(diǎn)1 光譜 波長(zhǎng) 光的波長(zhǎng) 一條條的亮線 連在一起 3 特征譜線各種原子的發(fā)射光譜都是 且不同原子的亮線位置 故這些亮線稱為原子的 譜線 4 光譜光析由于每種原子都有自己的 可以利用它來鑒別 和確定物質(zhì)的 這種方法稱為光譜分析 它的優(yōu)點(diǎn)是 高 樣本中一種元素的含量達(dá)到 時(shí)就可以被檢測(cè)到 線狀譜 不同 特征 特征譜線 物質(zhì) 組成成分 靈敏度 10 10g 知識(shí)點(diǎn)2 氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 電子 原子結(jié)構(gòu) 分立 1 核式結(jié)構(gòu)模型的成就正確地指出了 的存在 很好的解釋了 2 經(jīng)典理論的困難經(jīng)典物理學(xué)既無法解釋原子的 又無法解釋原子光譜的 知識(shí)點(diǎn)3 經(jīng)典理論的困難 原子核 粒子散射實(shí)驗(yàn) 穩(wěn)定性 分立特征 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(duì)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 3 巴耳末公式是巴耳末在研究氫光譜特征時(shí)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 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 ac 解析 巴耳末公式是分析氫原子的譜線得到的一個(gè)公式 它只反映氫原子譜線的一個(gè)線系 故a正確 d錯(cuò)誤 公式中的n只能取不小于3的正整數(shù) b錯(cuò)誤 c正確 想一想 能否根據(jù)對(duì)月光的光譜分析確定月球的組成成分 答案 不能 月球不能發(fā)光 它只能反射太陽(yáng)光 故其光譜是太陽(yáng)的光譜 對(duì)月光進(jìn)行光譜分析確定的并非月球的組成成分 課內(nèi)探究 早在17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(shí)驗(yàn)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 提示 光是由原子內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的 因此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 1 光譜的分類 2 太陽(yáng)光譜 1 太陽(yáng)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 2 對(duì)太陽(yáng)光譜的解釋 陽(yáng)光中含有各種顏色的光 但當(dāng)陽(yáng)光透過太陽(yáng)的高層大氣射向地球時(shí) 太陽(yáng)高層大氣中含有的元素會(huì)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 這就形成了連續(xù)譜背景下的暗線 3 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)10 10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 1 檢查物質(zhì)的純度 2 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 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 下列關(guān)于光譜和光譜分析的說法中 正確的是 a 太陽(yáng)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c 進(jìn)行光譜分析時(shí) 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)成分解題指導(dǎo) 要明確光譜和物質(zhì)發(fā)光的對(duì)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 典例1 bc 解析 太陽(yáng)光譜中的暗線是太陽(yáng)發(fā)出的連續(xù)光譜經(jīng)過太陽(yáng)大氣層時(shí)產(chǎn)生的吸收光譜 正是太陽(yáng)發(fā)出的光譜被太陽(yáng)大氣層中存在的對(duì)應(yīng)元素吸收所致 白熾燈發(fā)出的是連續(xù)光譜 a錯(cuò)誤 月球本身不會(huì)發(fā)光 靠反射太陽(yáng)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 d錯(cuò)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c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)生的光譜都是線狀譜 b正確 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1 多選 如圖甲所示是a b c d四種元素的線狀譜 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 a a元素b b元素c c元素d d元素 解析 把礦物的線狀譜與幾種元素的特征譜線進(jìn)行對(duì)照 b d元素的譜線在該線狀譜中不存在 故b d正確 bd 氫原子是自然界中最簡(jiǎn)單的原子 對(duì)它的光譜線的研究獲得的原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息 對(duì)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 試分析氫原子光譜的分布特點(diǎn) 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來越小 表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性 探究二氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 1 氫原子光譜實(shí)驗(yàn)在充有稀薄氫氣的放電管兩極間加上2kv 3kv的高壓 使氫氣放電 氫原子在電場(chǎng)的激發(fā)下發(fā)光 通過分光鏡觀察氫原子的光譜 實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示 2 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象在可見光區(qū)內(nèi) 觀察到波長(zhǎng)分別為656 47nm 486 27nm 434 17nm 410 29nm的四條譜線 分別用符號(hào)h h h h 表示 見下圖 4 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 也都滿足與巴其末公式類似的關(guān)系式 解題指導(dǎo) 注意氫原子光譜可見光區(qū)的四條譜線對(duì)應(yīng)n的取值分別為3 4 5 6 n的取值越小 波長(zhǎng)越大 典例2 d 對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2 對(duì)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(zhǎng)都與巴耳末公式相對(duì)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(zhǎng)c 巴耳末公式確定了氫原子發(fā)光一組譜線的波長(zhǎng) 其中既有可見光 又有紫外光d 巴耳末公式確定了各種原子發(fā)光中的光的波長(zhǎng)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(zhǎng) 不能描述氫原子發(fā)出的各種波長(zhǎng) 也不能描述其他原子的發(fā)光 故a d錯(cuò)誤 巴耳末公式是由當(dāng)時(shí)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b錯(cuò)誤 c正確 c 素養(yǎng)提升 關(guān)于光譜和光譜分析的說法中 正確的是 a 太陽(yáng)光譜和白熾燈光譜都是發(fā)射光譜b 冶煉時(shí)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d 分析恒星的光譜 可以確定該恒星的化學(xué)成分易錯(cuò)分析 不明確太陽(yáng)光經(jīng)過太陽(yáng)大氣層射到地球后 已是吸收光譜 而錯(cuò)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(cuò)選c 易錯(cuò)點(diǎn) 對(duì)光譜和光譜分析認(rèn)識(shí)不正確 案例 d 正確解答 因?yàn)樘?yáng)光譜為吸收光譜 故a錯(cuò)誤 高溫鐵水是熾熱液體 所產(chǎn)生的光譜為連續(xù)譜