高中物理 第18章 原子結(jié)構(gòu) 第3節(jié) 氫原子光譜課件 新人教版選修3-5.ppt

成才之路 物理 路漫漫其修遠兮吾將上下而求索 人教版 選修3 5 原子結(jié)構(gòu) 第十八章 第三節(jié)氫原子光譜 第十八章 早在17世紀 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 如圖所示 你知道光譜是如何產(chǎn)生的嗎 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 光譜 波長 光的波長 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)點是 高 樣本中一種元素的含量達到 時就可以被檢測到 線狀譜 不同 特征 特征譜線 物質(zhì) 組成成分 靈敏度 10 10g 1 光的產(chǎn)生許多情況下光是由原子內(nèi)部 的運動產(chǎn)生的 因此光譜研究是探索 的一條重要途徑 3 巴耳末公式的意義以簡潔的形式反映了氫原子的線狀光譜 即輻射波長的 特征 氫原子光譜的實驗規(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)典物理學既無法解釋原子的 又無法解釋原子光譜的 經(jīng)典理論的困難 原子核 粒子散射實驗 穩(wěn)定性 分立特征 一 光譜1 光譜的分類 2 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)點是非常靈敏而且迅速 某種元素在物質(zhì)中的含量達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 光譜分析在科學技術(shù)中有廣泛的應用 1 檢查物質(zhì)的純度 2 鑒別和發(fā)現(xiàn)元素 3 天文學上光譜的紅移表明恒星的遠離等等 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 二 氫原子光譜的實驗規(guī)律1 氫原子光譜實驗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 答案 AC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 三 經(jīng)典理論的困難1 按經(jīng)典電磁理論 電子繞核轉(zhuǎn)動具有加速度 加速運動著的電荷 電子 要向周圍空間輻射電磁波 電磁波頻率等于電子繞核旋轉(zhuǎn)的頻率 隨著不斷地向外輻射能量 原子系統(tǒng)的能量逐漸減少 電子運動的軌道半徑也越來越小 繞核旋轉(zhuǎn)的頻率連續(xù)增大 電子輻射的電磁波頻率也在連續(xù)地變化 因而所呈現(xiàn)的光譜應為連續(xù)光譜 2 由于電子繞核運動時不斷向外輻射電磁波 電子能量不斷減少 電子將逐漸接近原子核 最后落于核上 這樣 原子應是一個不穩(wěn)定系統(tǒng) 3 據(jù)經(jīng)典理論 以上推理都是正確的 但推出的結(jié)果與現(xiàn)實不相符 說明經(jīng)典理論可以很好地應用于宏觀物體 但不能用于解釋原子世界的現(xiàn)象 光譜和光譜分析 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元素吸收所致 白熾燈發(fā)出的是連續(xù)光譜 A項錯誤 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 D項錯誤 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C項正確 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項正確 故選B C 答案 BC 點評 要明確光譜和物質(zhì)發(fā)光的對應關(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 答案 BD解析 把礦物的線狀譜與幾種元素的特征譜線進行對照 b d元素的譜線在該線狀譜中不存在 故B D正確 氫原子光譜 答案 C解析 巴耳末公式是依據(jù)對氫光譜的分析得出的 而不是依據(jù)核式結(jié)構(gòu)總結(jié)出的 A錯 C對 巴耳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 此公式反映出氫原子發(fā)光是不連續(xù)的 B D錯 正確解答 因為太陽光譜為吸收光譜 故A錯 高溫鐵水是熾熱液體 所產(chǎn)生的光譜為連續(xù)譜 B錯 線狀譜 明線光譜 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)譜無原子的特征譜線 故不能應用于光譜分析 C錯 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組成 故D正確 正確答案 D