2019-2020学年高中物理第2章3光谱氢原子光谱学案教科版选修3-5.pdf

第 - 1 - 页 共 6 页 3.光谱 氢原子光谱3.光谱 氢原子光谱 学习目标 1.了解光谱、连续谱、线状谱等概念(重点)2.知道光谱分析及其应 用(重点)3.知道氢原子光谱的规律(重点、难点) 一、光谱的类型和光谱分析 1光谱 复色光分解为一系列单色光，按波长长短的顺序排列成一条光带，称为光谱 2分类 (1)连续谱：由波长连续分布的彩色光带组成的光谱 (2)发射光谱：由发光物质直接产生的光谱 (3)吸收光谱：连续光谱中某些特定频率的光被物质吸收而形成的谱线 (4)线状谱：由分立的谱线组成的光谱 (5)原子光谱：对于同一种原子，线状谱的位置是相同的，这样的谱线称为原子光谱 3光谱分析 (1)定义：利用原子光谱的特征来鉴别物质和确定物质的组成部分 (2)优点：灵敏度、精确度高 二、氢原子光谱 1氢原子光谱的获得 在真空管中充入稀薄的氢气，在强电场的激发下，氢原子就会发光，通过分光镜就可以 观察到氢原子光谱 2氢原子光谱的规律 (1)巴尔末公式：B，(n3,4,5，11) n2 n24 (2)意义：巴尔末公式反映了氢原子光谱的分立特征 (3)广义巴尔末公式：RH，(m1,2,3，；nm1，m2，m3，)RH为 1 ( 1 m2 1 n2) 里德伯常量 1正误判断(正确的打“” ，错误的打“×”) (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(×) 第 - 2 - 页 共 6 页 (4)氢原子光谱是利用氢气放电管获得的() (5)由巴尔末公式可以看出氢原子光谱是线状光谱() (6)在巴尔末公式中，n值越大，氢光谱的波长越长(×) 2(多选)对原子光谱，下列说法正确的是( ) A原子光谱是不连续的 B原子光谱是连续的 C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 D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 AD 原子光谱为线状谱，A 正确，B 错误；各种原子都有自己的特征谱线，故 C 错误，D 正确 3(多选)巴尔末通过对氢光谱的研究总结出巴尔末公式RH(n3,4,5，)， 1 ( 1 22 1 n2) 下列说法正确的是( ) A巴尔末依据核式结构理论总结出巴尔末公式 B巴尔末公式反映了氢原子发光的连续性 C巴尔末依据氢光谱的分析总结出巴尔末公式 D巴尔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 CD 由于巴尔末是利用当时已知的在可见光区的 4 条谱线做了分析总结出的巴尔末公 式，并不是依据核式结构理论总结出来的，巴尔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，C、D 正确 对光谱和光谱分析的理解 1光谱的分类 第 - 3 - 页 共 6 页 2光谱分析的应用 (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； (4)探索宇宙的起源等 【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是线状谱 B霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱是线状谱 C进行光谱分析时，可以利用线状谱，也可以用连续谱 D观察月亮光谱，可以确定月亮的化学组成 B 太阳光谱是吸收光谱，而月亮反射太阳光，也是吸收光谱，煤气灯火焰中钠蒸气产 生的光谱属稀薄气体发光，是线状谱由于月亮反射太阳光，其光谱无法确定月亮的化学组 成光谱分析不能用连续谱 1太阳光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 _ 解析 吸收光谱的暗线是连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的太阳光的吸 收光谱应是太阳内部发出的强光经较低温度的太阳大气层时某些波长的光被太阳大气层的元 素原子吸收而产生的 答案 太阳表面大气层中存在着相应的元素 氢原子光谱的规律及应用 1.氢原子的光谱 第 - 4 - 页 共 6 页 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 3巴尔末公式 (1)巴尔末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式 ：B(或RH n2 n24 1 ( 1 22 1 n2) )，n3,4,5，该公式称为巴尔末公式 (2)公式中只能取n3 的整数，不能连续取值，波长是分立的值 4在氢原子光谱的紫外区和红外区，氢原子谱线可用广义巴尔末公式来描述 赖曼系 RH，(n2,3,4，)(紫外) 1 ( 1 12 1 n2) 帕邢系 RH，(n4,5,6，)(近红外) 1 ( 1 32 1 n2) 布喇开系 RH，(n5,6,7，)(红外) 1 ( 1 42 1 n2) 这些谱线波长公式统一起来，就是广义巴尔末公式： RH，(m1,2,3，；nm1，m2，m3，) 1 ( 1 m2 1 n2) 由上式，当m1 时，得到赖曼系(在紫外区)；当m2 时，得到巴尔末系；当m3 时， 得到帕邢系；当m4 时，得到布喇开系(RH为里德伯常量，RH1.096 775 81×107 m1) 【例 2】 巴尔末通过对氢光谱的研究总结出巴尔末公式R(n3,4,5，)， 1 ( 1 22 1 n2) 对此，下列说法正确的是( ) A巴尔末依据核式结构理论总结出巴尔末公式 B巴尔末公式反映了氢原子发光的连续性 C巴尔末依据氢光谱的分析总结出巴尔末公式 D巴尔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 C 巴尔末公式是依据对氢光谱的分析得出的，而不是依据核式结构总结出的，A 错，C 对；巴尔末公式只确定了氢原子发光中的一个线系波长，不能描述氢原子发出的各种光的波 长，此公式反映出氢原子发光是不连续的，B、D 错 (1)巴尔末公式反映氢原子发光的规律特征，不能描述其他原子 第 - 5 - 页 共 6 页 (2)公式中n只能取整数，不能连续取值，因此波长也只是分立的值 (3)公式是在对可见光区的四条谱线分析总结出来的，在紫外区的谱线也适用 2氢原子光谱的巴尔末系中波长最长的光波的波长为1，波长次之为2，则 1 2 _. 解析 由RH得：当n3 时，波长最长，RH，当n4 时，波长 1 ( 1 22 1 n2) 1 1( 1 22 1 32) 次之，RH，解得：. 1 2( 1 22 1 42) 1 2 27 20 答案 27 20 课 堂 小 结知 识 网 络 1.光谱的概念及分类. 2.光谱分析及应用. 3.氢原子光谱特点及应用. 1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 B 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明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它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 2下列说法正确的是( ) A所有氢原子光谱的波长都可由巴尔末公式求出 第 - 6 - 页 共 6 页 B巴尔末公式中的n可以连续取值 C巴尔末系是氢原子光谱中的不可见光部分 D氢原子光谱是线状谱的一个例证 答案 D 3 氢原子光谱除了巴尔末系外， 还有莱曼系、 帕邢系等， 其中帕邢系的公式为R 1 ( 1 32 1 n2) ，n4,5,6，R1.10×107 m1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求n6 时， 对应的波长为多大？ 解析 由帕邢系的公式R 1 ( 1 32 1 n2) 当n6 时，得1.09×106 m. 答案 1.09×106 m