高中物理選修3-3第十八章第三節(jié)氫原子光譜

1、知識(shí)回顧知識(shí)回顧 十八章第一節(jié)電子的發(fā)現(xiàn)十八章第一節(jié)電子的發(fā)現(xiàn)1 1、電子的發(fā)現(xiàn)（、電子的發(fā)現(xiàn)（湯姆孫湯姆孫）：）：a a、如何判斷？、如何判斷？b b、結(jié)論？、結(jié)論？2 2、電子的電荷（、電子的電荷（密立根密立根“油滴實(shí)驗(yàn)油滴實(shí)驗(yàn)”）a a、電荷是電荷是量子化量子化的的b b、電子電子的的電荷電荷：e=1.6e=1.602021010-19-19C C 電子的質(zhì)量電子的質(zhì)量：m me e=9.1=9.11010-31-31kgkg1 1、棗糕模型：湯姆孫、棗糕模型：湯姆孫2 2、粒子散射實(shí)驗(yàn)粒子散射實(shí)驗(yàn)絕大多數(shù)絕大多數(shù)的的粒子粒子少數(shù)少數(shù)粒子粒子極少數(shù)的極少數(shù)的粒子粒子知識(shí)回顧知識(shí)回顧 第二

2、節(jié)第二節(jié)原子的核式結(jié)構(gòu)模型原子的核式結(jié)構(gòu)模型3 3、原子核式結(jié)構(gòu)模型、原子核式結(jié)構(gòu)模型 電子繞體積很小、但質(zhì)量達(dá)幾乎原子質(zhì)量全部的正電子繞體積很小、但質(zhì)量達(dá)幾乎原子質(zhì)量全部的正電體外做圓周運(yùn)動(dòng)電體外做圓周運(yùn)動(dòng)4 4、原子核半徑、原子核半徑R R：1010-15-15m m 原子半徑：原子半徑： 10 10-10-10m m第十八章第三節(jié)第十八章第三節(jié)氫原子光譜氫原子光譜早在早在1717世紀(jì)，牛頓就發(fā)現(xiàn)了日光通過(guò)三棱鏡后的色散世紀(jì)，牛頓就發(fā)現(xiàn)了日光通過(guò)三棱鏡后的色散現(xiàn)象，并把實(shí)驗(yàn)中得到的現(xiàn)象，并把實(shí)驗(yàn)中得到的彩色光帶彩色光帶叫做叫做光譜光譜1 1、光譜、光譜3 3、經(jīng)典理論解釋的困難、經(jīng)典理論解

3、釋的困難2 2、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律分光鏡分光鏡三棱鏡平行光管標(biāo)度管觀察管鈉光燈1 1、光譜、光譜3 3、經(jīng)典理論解釋的困難、經(jīng)典理論解釋的困難2 2、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律一、光譜一、光譜 光譜光譜是用光柵或棱鏡可以把光是用光柵或棱鏡可以把光按波長(zhǎng)按波長(zhǎng)展開(kāi)，獲得光展開(kāi)，獲得光按按波長(zhǎng)（或頻率）成分和強(qiáng)度分布波長(zhǎng)（或頻率）成分和強(qiáng)度分布的記錄。的記錄。 發(fā)射光譜可分為兩類(lèi)：發(fā)射光譜可分為兩類(lèi)：連續(xù)光譜連續(xù)光譜和和線狀光譜線狀光譜。 （簡(jiǎn)稱(chēng)連續(xù)譜和線狀譜）（簡(jiǎn)稱(chēng)連續(xù)譜和線狀譜）1.1.光譜的分類(lèi)光譜的分類(lèi) 1.1 1.1發(fā)射光譜：發(fā)射光譜： 物體發(fā)光直接產(chǎn)生的

4、光譜叫做物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜叫做發(fā)射光譜。發(fā)射光譜。1 1、光譜、光譜3 3、經(jīng)典理論解釋的困難、經(jīng)典理論解釋的困難2 2、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律1.1.1連續(xù)光譜連續(xù)光譜(1)(1)定義：定義： 由由連續(xù)連續(xù)分布的分布的一切波長(zhǎng)一切波長(zhǎng)的光組成的，這種光譜叫做的光組成的，這種光譜叫做連續(xù)光譜連續(xù)光譜(2)(2)產(chǎn)生：產(chǎn)生：熾熱的固體、液體及高壓氣體發(fā)射熾熱的固體、液體及高壓氣體發(fā)射的光譜的光譜例例: :白熾燈絲發(fā)出的光、燭焰、熾熱的鋼水發(fā)出的光都白熾燈絲發(fā)出的光、燭焰、熾熱的鋼水發(fā)出的光都 形成連續(xù)光譜。形成連續(xù)光譜。1 1、光譜、光譜3 3、經(jīng)典理論解釋的困難、經(jīng)典理論解

5、釋的困難2 2、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律1.1.21.1.2線狀譜：線狀譜：（1 1）定義：定義： 只含有一些只含有一些不連續(xù)的亮線不連續(xù)的亮線的光譜叫做線狀譜。的光譜叫做線狀譜。線狀譜中的亮線叫譜線，各條譜線對(duì)應(yīng)不同波長(zhǎng)的光。線狀譜中的亮線叫譜線，各條譜線對(duì)應(yīng)不同波長(zhǎng)的光。（2 2）產(chǎn)生：產(chǎn)生：稀薄氣體或金屬蒸氣的發(fā)射光譜稀薄氣體或金屬蒸氣的發(fā)射光譜是是線狀光譜線狀光譜 線狀譜是線狀譜是由游離狀態(tài)的原子發(fā)射的由游離狀態(tài)的原子發(fā)射的，也叫，也叫原子光譜原子光譜例：光譜管、霓虹燈、燒鈉鹽形成的鈉蒸汽對(duì)應(yīng)的光譜例：光譜管、霓虹燈、燒鈉鹽形成的鈉蒸汽對(duì)應(yīng)的光譜 都稱(chēng)作是線狀光譜都稱(chēng)作是

6、線狀光譜1 1、光譜、光譜3 3、經(jīng)典理論解釋的困難、經(jīng)典理論解釋的困難2 2、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律各種元素都只能發(fā)出具有本身特征的某些波長(zhǎng)的光，各種元素都只能發(fā)出具有本身特征的某些波長(zhǎng)的光，線狀譜的譜線也叫原子的特征譜線。線狀譜的譜線也叫原子的特征譜線。1 1、光譜、光譜3 3、經(jīng)典理論解釋的困難、經(jīng)典理論解釋的困難2 2、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律1.2 吸收光譜吸收光譜（1 1）定義：）定義： 白光白光通過(guò)通過(guò)低溫低溫物質(zhì)時(shí)，物質(zhì)時(shí)，某些波長(zhǎng)的光被物質(zhì)某些波長(zhǎng)的光被物質(zhì)吸吸收收后產(chǎn)生的后產(chǎn)生的，與該物質(zhì)線狀譜亮線與該物質(zhì)線狀譜亮線相對(duì)應(yīng)的暗線相對(duì)應(yīng)的暗線的光

7、的光譜，叫做譜，叫做吸收光譜吸收光譜。 （或稱(chēng)為（或稱(chēng)為該低溫物體該低溫物體的原子特征光譜）的原子特征光譜）例：例：太陽(yáng)光譜太陽(yáng)光譜1 1、光譜、光譜3 3、經(jīng)典理論解釋的困難、經(jīng)典理論解釋的困難2 2、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律氫氣1 1、光譜、光譜3 3、經(jīng)典理論解釋的困難、經(jīng)典理論解釋的困難2 2、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律氫 氣 的 吸 收 光 譜鈉鈉 的的 吸吸 收收 光光 譜譜鈉蒸氣光譜中產(chǎn)生的一組暗線，每條光譜中產(chǎn)生的一組暗線，每條暗線的波長(zhǎng)都跟暗線的波長(zhǎng)都跟該種該種氣體原子氣體原子的特征譜線相對(duì)應(yīng)。的特征譜線相對(duì)應(yīng)。1 1、光譜、光譜3 3、經(jīng)典理論解釋

8、的困難、經(jīng)典理論解釋的困難2 2、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律太陽(yáng)光的太陽(yáng)光的吸收光譜吸收光譜鈉的吸收光譜鈉的吸收光譜連續(xù)光譜連續(xù)光譜氫的線狀光譜氫的線狀光譜鈉的線狀光譜鈉的線狀光譜1 1、光譜、光譜3 3、經(jīng)典理論解釋的困難、經(jīng)典理論解釋的困難2 2、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律1.31.3光譜分析光譜分析 1.3.1 1.3.1定義定義 由于每種原子都有自己的特征譜線，因此可以根由于每種原子都有自己的特征譜線，因此可以根據(jù)光譜來(lái)?yè)?jù)光譜來(lái)鑒別物質(zhì)和確定的化學(xué)組成鑒別物質(zhì)和確定的化學(xué)組成。這種方法叫做。這種方法叫做光譜分析。光譜分析。 原子光譜的原子光譜的不連續(xù)性不連續(xù)性反

9、映出反映出原子結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性，原子結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性，所以光譜分析也可以用于探索所以光譜分析也可以用于探索原子的結(jié)構(gòu)。原子的結(jié)構(gòu)。研究太陽(yáng)高層大研究太陽(yáng)高層大氣層所含元素氣層所含元素1 1、光譜、光譜3 3、經(jīng)典理論解釋的困難、經(jīng)典理論解釋的困難2 2、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律1.3.21.3.2關(guān)于光譜分析的說(shuō)明關(guān)于光譜分析的說(shuō)明（1 1）適用對(duì)象：）適用對(duì)象：線狀線狀光譜和光譜和吸收吸收光譜。光譜。（2 2）光譜分析法由基爾霍夫開(kāi)創(chuàng)的。）光譜分析法由基爾霍夫開(kāi)創(chuàng)的。 （3 3）優(yōu)點(diǎn)：）優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高而迅速靈敏度高而迅速。（4 4） 應(yīng)用：發(fā)現(xiàn)應(yīng)用：發(fā)現(xiàn)新元素新元素和研究和研究天體

10、的化學(xué)天體的化學(xué)組成組成1 1、光譜、光譜3 3、經(jīng)典理論解釋的困難、經(jīng)典理論解釋的困難2 2、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律二、氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)二、氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律律2.12.1氣體放電管氣體放電管 玻璃管中的稀薄氣體的玻璃管中的稀薄氣體的分子分子在在強(qiáng)電場(chǎng)強(qiáng)電場(chǎng)的作用下會(huì)的作用下會(huì)電離電離，成為自由移動(dòng)的，成為自由移動(dòng)的正負(fù)電荷正負(fù)電荷，于是氣體變成導(dǎo)體，導(dǎo)電時(shí)，于是氣體變成導(dǎo)體，導(dǎo)電時(shí)會(huì)會(huì)發(fā)光發(fā)光。這樣的裝置叫做氣體放電管。這樣的裝置叫做氣體放電管。1 1、光譜、光譜3 3、經(jīng)典理論解釋的困難、經(jīng)典理論解釋的困難2 2、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律1 1、光譜、光

11、譜3 3、經(jīng)典理論解釋的困難、經(jīng)典理論解釋的困難2 2、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律光譜管光譜管巴耳末巴耳末公式公式2.22.2氫原子光譜氫原子光譜)121(122nR里德伯常量：里德伯常量：R=1.10R=1.1010107 7m m-1-1n n：3,4,53,4,5說(shuō)明：說(shuō)明：a、僅僅適用于適用于氫原子氫原子光譜分析光譜分析 1 1、光譜、光譜3 3、經(jīng)典理論解釋的困難、經(jīng)典理論解釋的困難2 2、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律n n只取整數(shù)，不連續(xù)，波長(zhǎng)只取整數(shù)，不連續(xù)，波長(zhǎng)也只有分立值，反映也只有分立值，反映輻射波長(zhǎng)的輻射波長(zhǎng)的分立特性分立特性)111(122nR)1

12、31(122nR)141(122nR其他線系其他線系)121(122nR紫外紫外 萊曼系萊曼系可見(jiàn)光可見(jiàn)光 巴爾末系巴爾末系紅外紅外 帕邢系帕邢系 布拉開(kāi)系布拉開(kāi)系n=2、3、4n=3、4、5n=4、5、6n=5、6、71 1、光譜、光譜3 3、經(jīng)典理論解釋的困難、經(jīng)典理論解釋的困難2 2、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律盧瑟福原子核式模型無(wú)法解釋氫原子光譜的規(guī)律盧瑟福原子核式模型無(wú)法解釋氫原子光譜的規(guī)律輻射電磁波頻率連續(xù)變化輻射電磁波頻率連續(xù)變化核外電子繞核運(yùn)動(dòng)核外電子繞核運(yùn)動(dòng)輻射電磁波輻射電磁波電子軌道半徑連續(xù)變小電子軌道半徑連續(xù)變小原子不穩(wěn)定原子不穩(wěn)定事實(shí)上事實(shí)上：原子是穩(wěn)定的原子

13、是穩(wěn)定的 原子光譜是線狀譜原子光譜是線狀譜新思想新思想1 1、光譜、光譜3 3、經(jīng)典理論解釋的困難、經(jīng)典理論解釋的困難2 2、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律、氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律光光 譜譜發(fā)射光譜發(fā)射光譜吸收光譜吸收光譜定義：定義：由發(fā)光體由發(fā)光體直接直接產(chǎn)生的光譜產(chǎn)生的光譜分類(lèi)分類(lèi)連續(xù)光譜連續(xù)光譜產(chǎn)生條件：產(chǎn)生條件：熾熱的固體熾熱的固體、液體液體和和高壓氣高壓氣 體體發(fā)光形成的發(fā)光形成的形式：形式：連續(xù)連續(xù)分布，一切波長(zhǎng)的光都有分布，一切波長(zhǎng)的光都有線狀光譜線狀光譜產(chǎn)生條件：產(chǎn)生條件：稀薄氣體稀薄氣體發(fā)光形成的光譜發(fā)光形成的光譜形式：形式：一些一些不連續(xù)不連續(xù)的的明線明線組成，不同元組成，不同元素的明線光譜不同