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1、3 氢原子光谱氢原子光谱人教版物理选修3-5问题呈现问题呈现卢瑟福所提出的原子核式结构是什么？电子在原子绕周围怎样运动？它的能量怎样变化？早在早在1717世纪，牛顿就发现了日光世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的实验中得到的彩色光带彩色光带叫做叫做光谱光谱一、光谱一、光谱 用光栅或棱镜把光按波长分开，得到用光栅或棱镜把光按波长分开，得到光的波长（频率）成分光的波长（频率）成分和和强度分布强度分布的记录的记录，叫叫光谱光谱。（有时只记录波长成分）。（有时只记录波长成分）光谱分为光谱分为发射光谱发射光谱和和吸收光谱。吸收光谱。1 1、发射光谱、
2、发射光谱1）物体发光直接产生的光谱物体发光直接产生的光谱叫叫发射光谱发射光谱2 2）发射光谱可分为）发射光谱可分为连续光谱、明线光谱连续光谱、明线光谱。3 氢原子光谱氢原子光谱人教版物理选修3-5光谱分类光谱分类1 发射光谱观察物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。(1)连续光谱现象由连续分布的一切波长的光组成 特点整个光谱区域都是亮的 产生炽热的固体、液体及高压气体的光谱 案例 白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水 连续光谱连续光谱 由由连续连续分布的一切波长的光组成的光谱叫分布的一切波长的光组成的光谱叫做做连续光谱连续光谱。炽热的固体、液体炽热的固体、液体及及高压气体高压气体的光谱是的光谱是连
3、连续光谱续光谱，例如：白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的例如：白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱。钢水发出的光都形成连续光谱。明线光谱明线光谱 只含有一些不连续的亮线的光谱只含有一些不连续的亮线的光谱叫叫明线光谱明线光谱。明线光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波明线光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。长的光。稀薄气体稀薄气体或或金属的蒸气金属的蒸气的发射光谱是的发射光谱是明线光谱。明线光谱。明线光谱是明线光谱是由游离状态的原子发射的由游离状态的原子发射的，也叫，也叫原原子光谱子光谱。每种元素都只能发出具有本身特征的某些波长每种元素都只能发出具有本身特征的某些波长的
4、光，的光，明线光谱的谱线也叫原子的特征谱线。明线光谱的谱线也叫原子的特征谱线。3 氢原子光谱氢原子光谱人教版物理选修3-52 吸收光谱观察现象 光谱区域存在一条条暗线特点各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的发射光谱中的一条明线（线状光谱）相对应。产生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，某些波长的光被物质吸收 2、吸收光谱、吸收光谱 高温物体发出的白光（高温物体发出的白光（连续光谱连续光谱）通过物）通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，叫做叫做吸收光谱吸收光谱。发现：发现：各种原子的吸收光谱中的每各种原子的
5、吸收光谱中的每一条暗线一条暗线都都跟该种原子的发射光谱中的跟该种原子的发射光谱中的一条明线相对应一条明线相对应。表明：表明：吸收光谱也是原子的吸收光谱也是原子的特征谱线特征谱线。太阳光谱是吸收光谱。太阳光谱是吸收光谱。连续光谱连续光谱连续光谱连续光谱H H 的发射的发射的发射的发射光谱光谱光谱光谱钠的发射钠的发射钠的发射钠的发射光谱光谱光谱光谱钠的吸收钠的吸收钠的吸收钠的吸收光谱光谱光谱光谱太阳的吸太阳的吸太阳的吸太阳的吸收光谱收光谱收光谱收光谱平行光管平行光管标度管标度管三棱镜三棱镜观察管观察管分光镜分光镜吸吸 收收 光光 谱谱钠蒸气钠蒸气光谱中产生的一组暗线，每条光谱中产生的一组暗线，每条
6、暗线的波长都跟那种气体原子暗线的波长都跟那种气体原子的特征谱线相对应。的特征谱线相对应。原子光谱的不连续性原子光谱的不连续性反映出原子反映出原子结构的不连续性，所以光谱分析也可结构的不连续性，所以光谱分析也可以用于以用于探索原子的结构。探索原子的结构。光光 谱谱发发发发射射射射光光光光谱谱谱谱定义：由发光体直接产生的光谱定义：由发光体直接产生的光谱定义：由发光体直接产生的光谱定义：由发光体直接产生的光谱连续光谱连续光谱连续光谱连续光谱产生条件：产生条件：产生条件：产生条件：炽热的固体、液体炽热的固体、液体炽热的固体、液体炽热的固体、液体和和和和高压气体高压气体高压气体高压气体 发光形成的发光形
7、成的发光形成的发光形成的光谱的形式：光谱的形式：光谱的形式：光谱的形式：连续连续连续连续分布，一切波长的光都有分布，一切波长的光都有分布，一切波长的光都有分布，一切波长的光都有线状光谱线状光谱线状光谱线状光谱（原子光谱）（原子光谱）（原子光谱）（原子光谱）产生条件：产生条件：产生条件：产生条件：稀薄气体发光稀薄气体发光稀薄气体发光稀薄气体发光形成的光谱形成的光谱形成的光谱形成的光谱光谱形式：由光谱形式：由光谱形式：由光谱形式：由不连续的明线不连续的明线不连续的明线不连续的明线组成，不同元组成，不同元组成，不同元组成，不同元素的明线光谱不同（又叫特征光谱）素的明线光谱不同（又叫特征光谱）素的明线
8、光谱不同（又叫特征光谱）素的明线光谱不同（又叫特征光谱）吸吸吸吸收收收收光光光光谱谱谱谱定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的 光谱光谱光谱光谱产生条件：产生条件：产生条件：产生条件：炽热的白光通过炽热的白光通过炽热的白光通过炽热的白光通过温度比白光低温度比白光低温度比白光低温度比白光低的气体后的气体后的气体后的气体后，再再再再色散色散色散色散形成的形成的形成的形成的光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱
9、背景上出光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出 现现现现一些暗线一些暗线一些暗线一些暗线（与（与（与（与特征谱线特征谱线特征谱线特征谱线相对应）相对应）相对应）相对应）3 3、总结各种光谱的特点及成因：、总结各种光谱的特点及成因：4、光谱分析、光谱分析1）由于每种原子都有自己的特征谱线，因此）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物质的组成成可以根据光谱来鉴别物质和确定物质的组成成分。这种方法叫做分。这种方法叫做光谱分析光谱分析。2）光谱分析法由基尔霍夫开创。）光谱分析法由基尔霍夫开创。3）优点：优点：灵敏度高灵敏
10、度高。样本中一种元素的含量。样本中一种元素的含量达到达到10-10g时就可以被检测到。时就可以被检测到。因此光谱分析可以用来因此光谱分析可以用来确定样品中包含哪确定样品中包含哪些元素些元素，这种方法非常灵敏，利用光谱还能，这种方法非常灵敏，利用光谱还能确确定遥远星球的物质成分定遥远星球的物质成分 漆碗：漆碗：第三文化层（距今第三文化层（距今65006000年）年）利用红外光分析其表面，利用红外光分析其表面，其光谱图和马王堆汉墓出土漆其光谱图和马王堆汉墓出土漆皮的裂解光谱图相似皮的裂解光谱图相似 X射线照射激发荧射线照射激发荧光，通过分析荧光判断光，通过分析荧光判断越王越王勾践宝剑勾践宝剑的成分
11、的成分观观察察光光谱谱实实验验气体放电管：气体放电管：玻璃管中稀薄气体的分子在强电场的作用下会玻璃管中稀薄气体的分子在强电场的作用下会电离电离，成为自由移动的正负电荷，于是气体变成导，成为自由移动的正负电荷，于是气体变成导体，体，导电时会发光导电时会发光。这样的装置叫做气体放电管。这样的装置叫做气体放电管。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。二、氢原子光谱的实验规律二、氢原子光谱的实验规律 1885年，巴耳末对当时已知的，在可见光年，巴耳末对当时已知的，在可见光区的区的4条谱线作了分析，发现这些谱线的波长可条谱线作了分析，发现这些谱线的波长可以用一个公式
12、表示：以用一个公式表示：特特点点1.几种特定频率的光几种特定频率的光 2.光谱是分立的亮线光谱是分立的亮线 除了巴耳末系，后来发现的氢光谱在除了巴耳末系，后来发现的氢光谱在红外和紫个光区的其它谱线也都满足与巴红外和紫个光区的其它谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。耳末公式类似的关系式。巴耳末公式巴耳末公式: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核外电子绕核运动核外电子绕核运动辐射电磁波辐射电磁波电子轨道半径连续变小电子轨道半径连续变小原子不稳定原子不稳定辐射电磁波频率连续变化辐
13、射电磁波频率连续变化事实上：事实上：原子是稳定的、原子是稳定的、原子光谱是线状谱。原子光谱是线状谱。三、经典物理的困难三、经典物理的困难 卢瑟福原子核式模型很好地卢瑟福原子核式模型很好地解释了解释了粒子粒子散射实验散射实验。但是，由经典物理学。但是，由经典物理学既无法解释原既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征。子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征。1、在实际生活中，我们可以通过光谱分析来、在实际生活中，我们可以通过光谱分析来鉴别物质和物质的组成成分。例如某样本中一鉴别物质和物质的组成成分。例如某样本中一种元素的含量达到种元素的含量达到10-10g时就可以被检测到。时就可以被
14、检测到。那么我们是通过分析下列哪种谱线来鉴别物质那么我们是通过分析下列哪种谱线来鉴别物质和物质的组成成分的（和物质的组成成分的（）A 连续谱连续谱B 线状谱线状谱C 特征谱线特征谱线D 任意一种光谱任意一种光谱BC2、下列说法正确的是（、下列说法正确的是（）A、通过光栅或棱镜可以把光按波长展开，从而获得、通过光栅或棱镜可以把光按波长展开，从而获得光的波长成分的记录，这就是光谱。即光谱与光强光的波长成分的记录，这就是光谱。即光谱与光强度无关。度无关。B、通过光栅或棱镜可以把光按波长展开，从而获得、通过光栅或棱镜可以把光按波长展开，从而获得光的波长成分和强度分布记录，这就是光谱。即光光的波长成分和
15、强度分布记录，这就是光谱。即光谱不仅记录了光的波长分布，还记录了强度分布。谱不仅记录了光的波长分布，还记录了强度分布。C、在研究太阳光谱时发现太阳光谱中有许多暗线，、在研究太阳光谱时发现太阳光谱中有许多暗线，这说明了太阳内部缺少对应的元素。这说明了太阳内部缺少对应的元素。D、在研究太阳光谱时发现太阳光谱中有许多暗线，、在研究太阳光谱时发现太阳光谱中有许多暗线，这些暗线与某些元素的特征谱线相对应，这说明了这些暗线与某些元素的特征谱线相对应，这说明了太阳大气层内存在对应的元素。太阳大气层内存在对应的元素。BD3 根据巴耳末公式，指出氢原子光谱在可见光根据巴耳末公式，指出氢原子光谱在可见光范围内波长最长的两条谱线所对应的范围内波长最长的两条谱线所对应的n，它们，它们的波长各是多少？氢原子光谱有什么特点？的波长各是多少？氢原子光谱有什么特点？