2016高中物理第18章3節(jié)氫原子光譜課件新人教版選修

成才之路·

物理路漫漫其修遠(yuǎn)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學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1課堂情景切入2知識(shí)自主梳理34

重點(diǎn)難點(diǎn)突破5

考點(diǎn)題型設(shè)計(jì)課時(shí)作業(yè)6學(xué)習(xí)目標(biāo)定位※了解光譜的定義與分類(lèi)※理解氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，知道何為巴耳末系※了解經(jīng)典原子理論的困難課堂情景切入早在17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？知識(shí)自主梳理光譜定義用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按

波長(zhǎng)展開(kāi)，獲得

光的波長(zhǎng)(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜。分類(lèi)線(xiàn)狀譜：由

一條條的亮線(xiàn)

組成的光譜。連續(xù)譜：由

連在一起

的光帶組成的光譜。特征譜線(xiàn)各種原子的發(fā)射光譜都是

線(xiàn)狀譜

，且不同原子的亮線(xiàn)位置不同，故這些亮線(xiàn)稱(chēng)為原子的特征譜線(xiàn)。光譜光析由于每種原子都有自己的

特征譜線(xiàn)

，可以利用它來(lái)鑒別物質(zhì)

和確定物質(zhì)的

組成成分

，這種方法稱(chēng)為光譜分析，它的優(yōu)點(diǎn)是

靈敏度高，樣本中一種元素的含量達(dá)到10－10g

時(shí)就可以被檢測(cè)到。氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1.光的產(chǎn)生1λ＝(n＝3,4,5…)許多情況下光是由原子內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)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．巴耳末公式3．巴耳末公式的意義以簡(jiǎn)潔的形式反映了氫原子的線(xiàn)狀光譜，即輻射波長(zhǎng)的_分立

特征。R

2

1

－

1

2

n21.核式結(jié)構(gòu)模型的成就2．經(jīng)典理論的困難經(jīng)典物理學(xué)既無(wú)法解釋原子的

穩(wěn)定性

又無(wú)法解釋原子光譜的

分立特征

。經(jīng)典理論的困難原子核正

確

地

指

出

了

的

存

在

，

很

好

的

解

釋

了α粒子散射實(shí)驗(yàn)

。重點(diǎn)難點(diǎn)突破一、光譜1．光譜的分類(lèi)2．太陽(yáng)光譜太陽(yáng)光譜的特點(diǎn)：在連續(xù)譜的背景上出現(xiàn)一些不連續(xù)的暗線(xiàn)，是一種吸收光譜。對(duì)太陽(yáng)光譜的解釋?zhuān)宏?yáng)光中含有各種顏色的光，但當(dāng)陽(yáng)光透過(guò)太陽(yáng)的高層大氣射向地球時(shí)，太陽(yáng)高層大氣中含有的元素會(huì)吸收它自己特征譜線(xiàn)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(xiàn)看起來(lái)就暗了，這就形成了連續(xù)譜背景下的暗線(xiàn)。3．光譜分析這種方法的優(yōu)點(diǎn)是非常靈敏而且迅速。某種元素在物質(zhì)中的含量達(dá)10－10克，就可以從光譜中發(fā)現(xiàn)它的特征譜線(xiàn)將其檢查出來(lái)。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(yuǎn)離等等。特別提醒：光譜分析可以使用發(fā)射光譜中的線(xiàn)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(xiàn)，但不能使用連續(xù)光

譜。能否根據(jù)對(duì)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(yáng)光，故其光譜是太陽(yáng)的光譜，對(duì)月光進(jìn)行光譜分析確定的并非月球的組成成分。二、氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1．氫原子光譜實(shí)驗(yàn)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(chǎng)的激發(fā)下發(fā)光，通過(guò)分光鏡觀察氫原子的光譜。(實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示)3．巴耳末公式1

1

1λ＝R(22－n2)

n＝3,4,5……式中n

只能取整數(shù)，R

稱(chēng)為里德伯常量R＝1.10×107m－1。①巴耳末線(xiàn)系的4

條譜線(xiàn)都處于可見(jiàn)光區(qū)。②在巴耳末線(xiàn)系中n

值越大，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)λ

越短，即n＝3時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)最長(zhǎng)；n＝6

時(shí)，對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)最短。③除了巴耳末線(xiàn)系，氫原子光譜在紅外和紫外光區(qū)的其他譜線(xiàn)，也都滿(mǎn)足與巴耳末公式類(lèi)似的關(guān)系式。下列說(shuō)法正確的是(

)

A．所有氫原子光譜的波長(zhǎng)都可由巴耳末公式求出

B．據(jù)巴耳末公式可知，只要n取不同的值，氫原子光譜的譜線(xiàn)可以有無(wú)數(shù)條C．巴耳末系是氫原子光譜中的可見(jiàn)光部分

D．氫原子光譜是線(xiàn)狀譜的一個(gè)例證答案：CD解析：氫原子光譜包括：巴耳末系、賴(lài)曼系、帕邢系等，其中巴耳末系只是其中的可見(jiàn)光部分。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(dòng)具有加速度，加速運(yùn)動(dòng)著的電荷(電子)要向周?chē)臻g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(yùn)動(dòng)的軌道半徑也越來(lái)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(yīng)為連續(xù)光譜。由于電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)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(yīng)是一個(gè)不穩(wěn)定系統(tǒng)。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(shí)不相符，說(shuō)明經(jīng)典理論可以很好地應(yīng)用于宏觀物體，但不能用于解釋原子世界的現(xiàn)象?？键c(diǎn)題型設(shè)計(jì)下列關(guān)于光譜和光譜分析的說(shuō)法中，正確的是(

)A．太陽(yáng)光譜和白熾燈光譜都是線(xiàn)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(xiàn)狀譜C．進(jìn)行光譜分析時(shí)，可以用線(xiàn)狀譜，不能用連續(xù)光譜

D．我們能通過(guò)光譜分析鑒別月球的物質(zhì)成分光譜和光譜分析解析：太陽(yáng)光譜中的暗線(xiàn)是太陽(yáng)發(fā)出的連續(xù)光譜經(jīng)過(guò)太陽(yáng)大氣層時(shí)產(chǎn)生的吸收光譜，正是太陽(yáng)發(fā)出的光譜被太陽(yáng)大氣層中存在的對(duì)應(yīng)元素吸收所致，白熾燈發(fā)出的是連續(xù)光譜，A項(xiàng)錯(cuò)誤；月球本身不會(huì)發(fā)光，靠反射太陽(yáng)光才能使我們看到它，所以不能通過(guò)光譜分析鑒別月球的物質(zhì)成分，D項(xiàng)錯(cuò)誤；光譜分析只能是線(xiàn)狀譜和吸收光譜，連續(xù)光譜是不能用來(lái)做光譜分析的，所以C項(xiàng)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(xiàn)狀譜，B項(xiàng)正確。故選BC。答案：BC點(diǎn)評(píng)：要明確光譜和物質(zhì)發(fā)光的對(duì)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(xiàn)狀譜。如圖甲所示是a、b、c、d四種元素的線(xiàn)狀譜，圖乙是某礦物的線(xiàn)狀譜，通過(guò)光譜分析可以了解該礦物中缺乏的是(

)A．a(chǎn)元素

B．b元素

C．c元素

D．d元素答案：BD解析：把礦物的線(xiàn)狀譜與幾種元素的特征譜線(xiàn)進(jìn)行對(duì)照，b、d元素的譜線(xiàn)在該線(xiàn)狀譜中不存在，故B、D正確。氫原子光譜在可見(jiàn)光范圍內(nèi)波長(zhǎng)最長(zhǎng)的2條譜線(xiàn)所對(duì)應(yīng)的n和它們的波長(zhǎng)各是多少？氫原子光譜有什么特點(diǎn)？解析：

1

1

1據(jù)公式λ＝R(22－n2)

n＝3,4,5，……當(dāng)n＝3

時(shí)，波長(zhǎng)λ

最大，其次是n＝4

時(shí)，λ11當(dāng)

n＝3

時(shí)，

1

＝1.10×107×

1

)(4－91－7解得

λ

＝6.5×10

mλ2當(dāng)n＝4

時(shí)，1

＝1.10×107×1(4－161

)2－7解得

λ

＝4.8×10

m氫原子光譜是由一系列不連續(xù)的譜線(xiàn)組成的線(xiàn)狀譜。答案：n＝3

時(shí)，λ＝6.5×10－7m，n＝4

時(shí)，λ＝4.8×10－7m關(guān)于巴耳末公

1

R

1

1

)(n＝3,4,5…)的理解，正確的式λ＝

(22－n2是()此公式只適用于氫原子發(fā)光