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 知識導(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 知識點1 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 知識點2 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(xué)既無法解釋原子的 又無法解釋原子光譜的 知識點3 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 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公式 它只反映氫原子譜線的一個線系 故a正確 d錯誤 公式中的n只能取不小于3的正整數(shù) b錯誤 c正確 想一想 能否根據(jù)對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 它只能反射太陽光 故其光譜是太陽的光譜 對月光進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 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 研究光譜有哪方面的意義 提示 光是由原子內(nèi)部電子的運動產(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(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 進行光譜分析時 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(yīng)元素吸收所致 白熾燈發(fā)出的是連續(xù)光譜 a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 對點訓(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行對照 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單的原子 對它的光譜線的研究獲得的原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息 對于研究更復(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 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 2 實驗現(xiàn)象在可見光區(qū)內(nèi) 觀察到波長分別為656 47nm 486 27nm 434 17nm 410 29nm的四條譜線 分別用符號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)的四條譜線對應(yīng)n的取值分別為3 4 5 6 n的取值越小 波長越大 典例2 d 對點訓(xùn)練2 對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都與巴耳末公式相對應(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c 巴耳末公式確定了氫原子發(fā)光一組譜線的波長 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 不能描述氫原子發(fā)出的各種波長 也不能描述其他原子的發(fā)光 故a d錯誤 巴耳末公式是由當時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 太陽光譜和白熾燈光譜都是發(fā)射光譜b 冶煉時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)成分易錯分析 不明確太陽光經(jīng)過太陽大氣層射到地球后 已是吸收光譜 而錯選a 不明確光譜分析的本質(zhì) 認為光譜都可以用于物質(zhì)成分的分析而錯選c 易錯點 對光譜和光譜分析認識不正確 案例 d 正確解答 因為太陽光譜為吸收光譜 故a錯誤 高溫鐵水是熾熱液體 所產(chǎn)生的光譜為連續(xù)譜