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1、第三节氢原子光谱本讲稿第一页，共十八页复习复习原子的中心有一个带原子的中心有一个带正电的原子核，它几正电的原子核，它几乎集中了原子的全部乎集中了原子的全部质量，而电子则在核质量，而电子则在核外空间绕核旋转。外空间绕核旋转。本讲稿第二页，共十八页第三节第三节 氢原子光谱氢原子光谱2009.4.28本讲稿第三页，共十八页早在早在1717世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象后的色散现象本讲稿第四页，共十八页一、什么是光谱？一、什么是光谱？光谱，光谱，全称是光学频谱，是复色光通过色散系统全称是光学频谱，是复色光通过色散系统（如光栅、棱镜）进行分光后，（如光栅、棱
2、镜）进行分光后，依照光的波长（或依照光的波长（或频率）的大小顺次排列形成的图案频率）的大小顺次排列形成的图案。本讲稿第五页，共十八页 连续分布连续分布的包含有从红光到的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱。紫光各种色光的光谱叫做连续光谱。炽炽热的固体、液体和高压气体热的固体、液体和高压气体的发射光谱的发射光谱是连续光谱。例如白炽灯丝发出的光、是连续光谱。例如白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水发出的光都形成连续烛焰、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱。光谱。连续光谱连续光谱：是否所有物质发的光都是这样的光谱？是否所有物质发的光都是这样的光谱？连续光谱：连续光谱：本讲稿第六页，共十八页观察氢
3、原子的光谱实验：观察氢原子的光谱实验：1.装置：装置：高压发生器高压发生器23kv氢气光谱管氢气光谱管分光镜分光镜本讲稿第七页，共十八页明线光谱：明线光谱：只含有一些只含有一些不连续的亮线不连续的亮线的光谱叫做明线光的光谱叫做明线光谱。明线光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长谱。明线光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。的光。稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱。明是明线光谱。明线光谱是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子的光线光谱是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子的光谱。实践证明，原子不同，发射的明线光谱也不同，每谱。实践证明，原子不同，发射
4、的明线光谱也不同，每种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光，因此种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光，因此明明线光谱的谱线也叫原子的特征谱线。线光谱的谱线也叫原子的特征谱线。2、氢气发光时的光谱、氢气发光时的光谱光谱特点：光谱特点：1.不连续，只是些不连续，只是些亮线亮线组成组成2.不同色，每种颜色对应着一种波长不同色，每种颜色对应着一种波长3.不等距，相邻两种光的波长间距不相同不等距，相邻两种光的波长间距不相同本讲稿第八页，共十八页发射光谱可分为两类：发射光谱可分为两类：连续光谱连续光谱和和明线光谱明线光谱。物体发光直接产生的光谱叫做物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。发射光谱。二、光
5、谱分类：二、光谱分类：1.发射光谱：发射光谱：物体发光直接产生的光谱叫做物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。发射光谱。2.吸收光谱：吸收光谱：成因：成因：高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过物质时，的光）通过物质时，某些波长某些波长的光的光被物质吸收被物质吸收后产生的光谱，后产生的光谱，叫做吸收光谱。叫做吸收光谱。特点：特点：在连续光谱上在连续光谱上缺失了某些成份的光缺失了某些成份的光3.发射光谱与吸收光谱的对应关系：发射光谱与吸收光谱的对应关系：此光谱图有何特点？此光谱图有何特点？本讲稿第九页，共十八页各种原子的吸收光谱中的每
6、一条暗线都跟该种原子的原子的各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的原子的发射光谱中的一条明线相对应。这表明，发射光谱中的一条明线相对应。这表明，低温气体原子吸收低温气体原子吸收的光，恰好就是这种原子在高温时发出的光的光，恰好就是这种原子在高温时发出的光。因此吸收光谱。因此吸收光谱中的暗谱线，也是原子的特征谱线。中的暗谱线，也是原子的特征谱线。太阳的光谱是吸收光谱。太阳的光谱是吸收光谱。本讲稿第十页，共十八页 光 谱发射光谱定义：由发光体直接产生的光谱连续光谱产生条件：炽热的固体、液体和高压气体发 光形成的光谱的形式：连续分布，一切波长的光都有线状光谱（原子光谱）产生条件：稀薄气体发光形
7、成的光谱光谱形式：一些不连续的明线组成，不同元素的明线光谱不同（又叫特征光谱）吸收光谱定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱产生条件：炽热的白光通过温度较白光低的气体后，再色散形成的光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现一些暗线（与特征谱线相对应）各种光谱的特点及成因：本讲稿第十一页，共十八页4.光谱分析光谱分析 由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定的化学组成。这种方根据光谱来鉴别物质和确定的化学组成。这种方法叫做光谱分析。法叫做光谱分析。l 原子光谱的不连续性反映出原子结构的不连续性，原子光谱的不连续性
8、反映出原子结构的不连续性，所以光谱分析也可以用于探索原子的结构。所以光谱分析也可以用于探索原子的结构。本讲稿第十二页，共十八页氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。三、氢原子光谱三、氢原子光谱红红绿绿本讲稿第十三页，共十八页巴末耳（瑞士中学数学老师）的研究巴末耳（瑞士中学数学老师）的研究本讲稿第十四页，共十八页巴末耳公式巴末耳公式N 6 N 6 的符合巴耳末公式的光谱线（大部分在紫外区，看不见）的符合巴耳末公式的光谱线（大部分在紫外区，看不见）的符合巴耳末公式的光谱线（大部分在紫外区，看不见）的符合巴耳末公式的光谱线（大部分在紫外区，看不见）巴耳末系巴耳末
9、系人们把一系列符合巴耳末公式的光谱线统称为巴耳末系人们把一系列符合巴耳末公式的光谱线统称为巴耳末系适用区域：适用区域：可见光区、紫外线区可见光区、紫外线区本讲稿第十五页，共十八页氢原子光谱的其他线系氢原子光谱的其他线系莱曼线系莱曼线系 红红外外区区还还有有三三个个线线系系帕邢系帕邢系布喇开系布喇开系普丰特系普丰特系紫紫外外线线区区本讲稿第十六页，共十八页 氢原子光谱不是不相关的，而是有内在联系的。表现氢原子光谱不是不相关的，而是有内在联系的。表现在其波数可用一普遍公式来表示：在其波数可用一普遍公式来表示：其其中中对应一个对应一个m构成一个谱线系构成一个谱线系每一谱线的波数都等于两项的差数每一谱线的波数都等于两项的差数令令称为光谱项。称为光谱项。本讲稿第十七页，共十八页本讲稿第十八页，共十八页