2018-2019學(xué)年高中物理 第二章 原子結(jié)構(gòu) 2.3 光譜 氫原子光譜課件 教科版選修3-5.ppt

3光譜氫原子光譜,一、光譜1.定義:復(fù)色光通過棱鏡分光后,分解為一系列_,而且按_的順序排列成一條光帶,稱為光譜。2.發(fā)射光譜:(1)線光譜:_的線狀光譜。(2)連續(xù)光譜:_光帶組成的光譜。,單色光,波長長短,分立,連續(xù)的彩色,3.吸收光譜:在連續(xù)的彩色背景下有一些_的光譜。4.原子光譜:只有對于同一種原子,_的位置才是_的,這種譜線稱為原子光譜。5.光譜分析:由于原子發(fā)光的頻率只與_有關(guān),因此某種原子的光譜可用來鑒別物質(zhì)中_這種原子,含量的多少。,暗線,線光譜,相同,原子結(jié)構(gòu),是否存在,二、氫原子光譜1.許多情況下光是由原子內(nèi)部電子的運動產(chǎn)生的,因此光譜研究是探索原子結(jié)構(gòu)的一條重要途徑。2.巴爾末公式:=_(n=3,4,5,)其中RH叫作_。其值為RH=1.0973731568548107m-1。,里德堡常數(shù),3.巴爾末公式的意義:以簡潔的形式反映了氫原子的線光譜,即輻射波長的_特征。,分立,【想一想】在巴爾末系中,光譜線的波長最長和最短時所對應(yīng)的n的取值是多少?提示:由巴爾末公式,n=3、4、5,可知,當(dāng)n=3時,波長最長。當(dāng)n時,波長最短。,知識點一、光譜的分類和光譜分析思考探究:,觀察以上三幅圖片,請思考以下問題:(1)白熾燈泡發(fā)出的強光經(jīng)過分光鏡后會獲得光譜,其光譜對應(yīng)的是哪幅圖?(2)在酒精燈的火焰上撒一些鈉鹽后,光經(jīng)過分光鏡后也會獲得光譜,其光譜對應(yīng)的是哪幅圖?(3)用弧光燈發(fā)出的白光照射鈉蒸氣后,光經(jīng)過分光鏡后也會獲得光譜,其光譜對應(yīng)的是哪幅圖?,【歸納總結(jié)】1.光譜的分類:,2.線光譜和連續(xù)譜的不同之處:,3.太陽光譜:(1)太陽光譜的特點: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,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。,4.原子光譜:不同元素的原子產(chǎn)生的明線光譜是不同的,但同種元素的原子產(chǎn)生的明線光譜卻相同,說明每種原子只能發(fā)射其本身特征的某些波長的光,因此明線光譜中的光譜線也叫元素的特征譜線原子光譜。,5.光譜分析:(1)優(yōu)點:靈敏度高,分析物質(zhì)的最低量達(dá)10-10g。(2)應(yīng)用:應(yīng)用光譜分析發(fā)現(xiàn)新元素;鑒別物體的物質(zhì)成分;應(yīng)用光譜分析鑒定食品優(yōu)劣。,【特別提醒】某種原子線光譜中的亮線與其吸收光譜中的暗線是一一對應(yīng)的,兩者均可用來作光譜分析。,【典例探究】【典例】(多選)關(guān)于太陽光譜,下列說法正確的是()A.太陽光譜是吸收光譜B.太陽光譜中的暗線,是太陽光經(jīng)過太陽大氣層時某些特定頻率的光被吸收后而產(chǎn)生的C.根據(jù)太陽光譜中的暗線,可以分析太陽的物質(zhì)組成,D.根據(jù)太陽光譜中的暗線,可以分析地球大氣層中含有哪些元素,【思路點撥】解答該題的關(guān)鍵是理解太陽光譜的形成機理,知道太陽光譜是太陽光經(jīng)過太陽大氣層后產(chǎn)生的。,【正確解答】選A、B?？赏ㄟ^以下表格對選項逐一分析:,【過關(guān)訓(xùn)練】關(guān)于光譜和光譜分析,下列說法不正確的是()A.太陽光譜是連續(xù)光譜,分析太陽光譜可以知道太陽內(nèi)部的化學(xué)元素的組成B.強白光通過酒精燈火焰上的鈉鹽蒸氣,形成的光譜是吸收光譜,C.進(jìn)行光譜分析時,可以利用線狀光譜,也可以利用吸收光譜,但不能用連續(xù)光譜D.煤氣燈火焰上的鈉鹽產(chǎn)生的光譜是線狀譜,【解析】選A。太陽光譜是吸收光譜,這是由于太陽內(nèi)部發(fā)出的強光經(jīng)過溫度比較低的太陽大氣層時產(chǎn)生的,A錯誤。由吸收光譜產(chǎn)生的條件知B正確。光譜分析中只能用線狀譜和吸收光譜,所以C正確。煤氣燈火焰上的鈉鹽呈稀薄氣體狀態(tài),因此也是線狀譜。故正確答案為A。,【補償訓(xùn)練】(多選)下列關(guān)于光譜的說法正確的是()A.連續(xù)光譜就是由連續(xù)發(fā)光的物體產(chǎn)生的光譜,線狀譜是線狀光源產(chǎn)生的光譜B.通過對連續(xù)譜的光譜分析,可鑒定物質(zhì)成分C.連續(xù)光譜包括一切波長的光,線狀譜只包括某些特定波長的光,D.通過對線狀譜的明線光譜分析或?qū)ξ展庾V的暗線分析,可鑒定物質(zhì)成分,【解析】選C、D.連續(xù)譜是指光譜是由連續(xù)分布的一切波長的光(一切單色光)組成的,而不是指光源是連續(xù)的.連續(xù)譜是由熾熱固體、液體及高壓氣體發(fā)光產(chǎn)生的,同理線狀譜是指光譜是由一些不連續(xù)的亮線組成的,由稀薄氣體或金屬蒸氣所發(fā)出的光產(chǎn)生,而不是指光源是線狀光源,A錯,C對;光譜分析是根據(jù)不同原子都有自己的特征譜線來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分的,連續(xù)譜,含有一切波長的光,不是原子的特征譜線,不能用來做光譜分析,而線狀譜和吸收光譜都有原子自身的特征譜線,所以可以用來做光譜分析,鑒定物質(zhì)成分,其優(yōu)點是靈敏度很高,在發(fā)現(xiàn)和鑒定元素上有著重大的意義,B錯,D對。,知識點二、氫原子光譜的實驗規(guī)律思考探究:,以上是氫原子光譜的一部分,請思考以下問題:(1)氫原子光譜是連續(xù)光譜,還是線狀譜?(2)當(dāng)n=3時,波長=?(3)當(dāng)n=5時,波長=?,【歸納總結(jié)】氫原子是自然界中最簡單的原子,通過對它的光譜線的研究,可以了解原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性質(zhì),氫原子光譜線是最早發(fā)現(xiàn)和研究的光譜線。(1)氫光譜是線狀的,不連續(xù)的,波長只能是分立的值。,(2)譜線之間有一定的關(guān)系,可用一個統(tǒng)一的公式表達(dá)式中m=2對應(yīng)巴爾末公式:,n=3,4,5,。其譜線稱為巴爾末線系,是氫原子核外電子由高能級躍遷至n=2的能級時產(chǎn)生的光譜,其中HH在可見光區(qū)。由于光的頻率不同,其顏色不同。,m=1對應(yīng)賴曼系m=3對應(yīng)帕邢系即賴曼系(在紫外區(qū)),n=2,3,4帕邢系(在近紅外區(qū)),n=4,5,6,【特別提醒】(1)氫原子的線光譜反映了原子能量的量子化。(2)應(yīng)用廣義巴爾末公式時注意m和n之間的關(guān)系及m的取值范圍。,【典例探究】【典例】巴爾末通過對氫光譜的研究總結(jié)出巴爾末公式(n=3,4,5,),對此,下列說法正確的是()A.巴爾末依據(jù)核式結(jié)構(gòu)理論總結(jié)出巴爾末公式B.巴爾末公式反映了氫原子發(fā)光的連續(xù)性C.巴爾末依據(jù)氫光譜的分析總結(jié)出巴爾末公式,D.巴爾末公式準(zhǔn)確反映了氫原子發(fā)光的實際,其波長的分立值并不是人為規(guī)定的,【思路點撥】解答該題應(yīng)注意以下兩點:(1)巴爾末公式的由來。(2)巴爾末公式反映氫原子的發(fā)光分立性。,【正確解答】選C。巴爾末公式只確定了氫原子發(fā)光中的一個線系波長,不能描述氫原子發(fā)出的各種光的波長,也不能描述其他原子發(fā)出的光。故A、D錯,巴爾末公式是由當(dāng)時已知的可見光中的部分譜線總結(jié)出來的,但它適用于整個巴爾末線系,包括可見光和紫外線,故B錯C對。,【總結(jié)提升】巴爾末公式的應(yīng)用方法及注意問題(1)巴爾末公式反映氫原子發(fā)光的規(guī)律特征,不能描述其他原子。(2)公式中n只能取整數(shù),不能連續(xù)取值,因此波長也只是分立的值。(3)公式是對在可見光區(qū)的四條譜線分析總結(jié)出來的,在紫外區(qū)的譜線也適用。,(4)應(yīng)用時熟記公式,當(dāng)n取不同值時求出一一對應(yīng)的波長。,【過關(guān)訓(xùn)練】(多選)關(guān)于巴爾末公式,n=3,4,5,的理解,正確的是()A.此公式只適用于氫原子發(fā)光B.公式中的n可以是任意數(shù),故氫原子發(fā)光的波長是任意的,C.公式中的n是大于等于3的正整數(shù),所以氫原子光譜不是連續(xù)的D.該公式包含了氫原子的所有光譜線,【解析】選A、C。巴爾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A對,D錯,公式中的n只能取不小于3的正整數(shù),B錯,C對。,【溫馨提示】對氫原子光譜的理解及其應(yīng)用是高考的熱點,特別是氫原子光譜的計算問題,在解決本類問題時,一定要仔細(xì)審題,然后利用巴爾末公式進(jìn)行有關(guān)的計算。,【拓展例題】考查內(nèi)容:氫原子光譜的問題計算氫原子光譜在可見光的范圍內(nèi)有兩條譜線,其波長分別為654.5510-9m和484.8510-9m,根據(jù)巴爾末公式,求所對應(yīng)的n.【思路點撥】根據(jù)給出的光譜線對應(yīng)的波長應(yīng)用巴爾末公式確定出n。,【正確解答】據(jù)巴爾末公式得答案:3和4,光譜分析問題的解題技巧解答光譜和光譜分析的問題,應(yīng)從分析光譜的成因入手,理解不同譜線的特征.1.發(fā)射光譜連續(xù)譜和線光譜都是物體直接發(fā)光產(chǎn)生的光譜,同屬發(fā)射光譜.,(1)連續(xù)譜是由熾熱的固體、液體和高壓氣體直接發(fā)光形成的,光譜為一條光帶,含有各種頻率的光.(2)線光譜是由稀薄氣體或金屬蒸氣產(chǎn)生的.光譜是一些不連續(xù)的亮線,僅含有一些特定頻率的光.線光譜中每條光譜線對應(yīng)著一種頻率,不同元素的原子產(chǎn)生的線光譜不同,因而可以用線光譜來確定物質(zhì)的成分.,2.太陽光譜太陽光譜是吸收光譜.吸收光譜是由高溫物體發(fā)出的白光通過低溫物質(zhì),某些波長的光被吸收后產(chǎn)生的光譜,光譜是在連續(xù)譜的背景下有若干暗線,而這些暗線與線光譜的亮線一一對應(yīng),因而吸收光譜中的暗線也是該元素原子的特征譜線.,【案例展示】利用光譜分析的方法能夠鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分,關(guān)于光譜分析下列說法正確的是()A.利用高溫物體的連續(xù)譜就可鑒別其組成成分B.利用物質(zhì)的線狀譜就可鑒別其組成成分C.高溫物體發(fā)出的光通過物質(zhì)后的光譜上的暗線反映了高溫物體的組成成分,D.同一種物質(zhì)的線狀譜與吸收光譜上的暗線,由于光譜的不同,它們沒有關(guān)系,【正確解答】選B.由于高溫物體的光譜包括了各種頻率的光,與其組成成分無關(guān),故A錯誤;某種物質(zhì)發(fā)光的線狀譜中的明線與某種原子發(fā)出的某頻率的光有關(guān),通過這些亮線與原子的特征譜線對照,即可確定物質(zhì)的組成成分,B正確;高溫物體發(fā)出的光通過物質(zhì)后某些頻率的光被吸收而形成暗線,這些暗線與所經(jīng)物質(zhì)有關(guān),C錯誤;某種物質(zhì)發(fā)出某種頻率的光,當(dāng)光通過這種物質(zhì)時,也會吸收這種頻率的光,因此線狀譜中的亮線與吸收光譜中的暗線相對應(yīng).D錯誤.,【易錯分析】本題易錯選項及錯誤原因分析如下:,