氢原子光谱-ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,氢原子光谱,氢原子光谱,一、光谱及应用,用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长,(,频率,),和强度分布的记录，即光谱,线状谱,光谱是一条条的亮线,连续谱,光谱是连在一起的光带,一、光谱及应用用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得,各种原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的亮线位置不同，说明原子只发出几种特定频率的光，不同原子的发光频率不一样，光谱中的亮线称为原子的特征谱线,由于每种原子都有自己的特征谱线，可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分。这种方法称为光谱分析，它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到,10,-10,g,时就可以被检测到,各种原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的亮线位置不同，说明原,二、氢原子光谱的实验规律与经典理论的困难,1.,氢原子光谱的实验规律：,(1),许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的,因此光谱研究是探索,_,的一条重要途径。,(2),氢原子光谱的实验规律满足。,巴耳末公式,:,式中,R,为,_,常量，,R=1.1010,7,m,-1,n,取整数。,原子结构,里德伯,二、氢原子光谱的实验规律与经典理论的困难原子结构里德伯,(3),巴耳末公式的意义,:,以简洁的形式反映了氢原子的,_,光,谱,即辐射波长的,_,特征。,2.,经典理论的困难：,(1),经典电磁理论无法解释原子核外的电子高速绕核转动而又,_,电磁波而处于稳定状态。,(2),经典电磁理论无法解释原子光谱的,_,特征。,线状,分立,不辐射,分立,(3)巴耳末公式的意义:以简洁的形式反映了氢原子的_,【判一判】,(1),连续光谱是由各种不同频率的光组成的各种颜色的光带。,(),(2),我们能用连续光谱来鉴定物质的组成成分。,(),(3),研究线状谱也是探究原子结构的一条重要途径。,(),(4),氢原子光谱是一些分立的不连续的线状谱，但没有什么规,律。,(),(5),经典的电磁理论非常完美，可解释一切与之有关的现象和,规律。,(),【判一判】,提示：,(1),连续光谱中的频率是连续的，所以是含有各种颜色的连续的彩色光带。故,(1),对。,(2),因为每种原子都有自己的特征谱线，我们能用原子的特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分。而连续光谱含有各种频率的光，不具有原子的特征谱线，故不能用来鉴定物质的组成成分。故,(2),错。,(3),因为许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探究原子结构的一条重要途径。故,(3),对。,提示：(1)连续光谱中的频率是连续的，所以是含有各种颜色的连,(4),任何原子的特征谱线都遵从一定的规律，氢原子在可见光区的四条谱线遵从巴耳末公式。故,(4),错。,(5),根据经典的电磁理论电子辐射的电磁波频率就是它绕核转动的频率，并且由于它不断地辐射电磁波能量越来越小，离原子核也越来越近，转动得也越来越快，辐射的电磁波的频率应是连续的，最后因失去能量而落到原子核里，从而这个系统应是不稳定的，但氢原子的光谱是分立的，氢原子是稳定的，故经典电磁理论不完善。故,(5),错。,(4)任何原子的特征谱线都遵从一定的规律，氢原子在可见光区的,光谱,1.,光谱的种类,我们知道不同物质具有不同的光,谱形式，那么光谱有哪些种类？,它们是如何产生的？,提示：,(1),发射光谱,:,物体发光直接产生的光谱。它又分为连续谱和线状谱。,连续谱,:,这种光谱看起来不是一条条分立的谱线,而是连在一起的光带,我们把它叫做连续谱。炽热的固体、液体和高压气体所产生的光谱就是连续谱。,点拨：,因为不同元素的原子发出的光谱不同，线状谱也就代表了原子的特征,因而线状谱又叫原子的特征谱。,光谱点拨：因为不同元素的原子,线状谱,:,是由一条条亮线构成,我们把它们叫做谱线,这样的光谱叫线状谱。它是由游离状态的原子发射的,因此也称为原子光谱。稀薄气体或金属的蒸气发射的光谱就是明线光谱。,(2),吸收光谱,:,高温的固体或液体发出的光,(,其中含可见光的一切波长的光,),通过低温物质时,某些波长的光被该物质吸收后所形成的光谱称为吸收光谱。例如,太阳光谱就是太阳内部发出的强光经过温度比较低的太阳大气层时产生的吸收光谱。低温气体原子吸收的光恰好是这种原子在高温时发出的光。因此,吸收光谱中的谱线,(,暗线,),也是原子的特征谱线,只是通常情况在吸收光谱中看到的特征谱线比明线光谱中少。,线状谱:是由一条条亮线构成,我们把它们叫做谱线,这样的光谱,2.,光谱分析,什么是光谱分析,?,光谱分析有何优点和意义,?,提示：,(1),光谱分析,:,每种原子都有自己的特征谱线,因此可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分,这种方法叫做光谱分析。,(2),优点,:,灵敏度高,分析物质的最低量达,10,-10,g,。,(3),意义：,应用光谱分析发现新元素。,光谱分析对鉴别化学元素有着重大的意义,许多化学元素,如铯、铷、铊、铟、镓等，都是在实验室里通过光谱分析发现的。,天文学家将光谱分析应用于恒星,证明了宇宙中物质构成的统一性。,光谱分析还为深入研究原子世界奠定了基础,近代原子物理学正是从原子光谱的研究中开始的。,2.光谱分析,【误区警示】,此处学生容易认为只有发射光谱才能做光谱分析，出现此种错误的原因有两个：一是不明确吸收光谱也是原子的特征谱线；二是不明确吸收光谱的暗线和发射光谱明线的对应关系。,【误区警示】此处学生容易认为只有发射光谱才能做光谱分析，出现,【知识点拨】,三种光谱的产生条件,(1),连续谱,(,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。,(2),线状谱,(,明线光谱或原子光谱,),。,产生条件,:,稀薄气体或金属的蒸气发光形成的。,(3),吸收光谱。,产生条件,:,白光通过温度较低的气体后,再色散形成的。,【知识点拨】,1.,光谱：,(1),连续谱：由各种频率或波长的可见光组成，是一条连续的光带。,(2),线状谱：由特定的频率或波长的光组成，是一条条分立的亮线。,1.光谱：,2.,光谱分析：,(1),原子的特征谱线：原子只发出几种特定频率的光，不同原子的亮线位置不同。,(2),物质的鉴定：利用原子的特征谱线可以鉴别物质和确定物质的组成成分。,2.光谱分析：,【典例,1,】下列关于光谱的说法正确的是,(),A.,连续光谱就是由连续发光的物体产生的光谱，线状谱是线状光源产生的光谱,B.,通过对连续谱的光谱分析，可鉴定物质成分,C.,连续光谱包括一切波长的光，线状谱只包括某些特定波长的光,D.,通过对线状谱的明线光谱分析或对吸收光谱的暗线分析，可鉴定物质成分,【典例1】下列关于光谱的说法正确的是(),【思路点拨】,解答本题应把握以下三点,(1),弄清连续谱和线状谱的产生和概念。,(2),正确区分连续谱和线状谱。,(3),知道哪些谱线可以用来做光谱分析。,【思路点拨】,【变式训练】,关于光谱，下列说法中正确的是,(),A.,炽热的液体发射连续光谱,B.,明线光谱和暗线光谱都可以对物质进行分析,C.,太阳光谱中的暗线，说明太阳中缺少与这些暗线相对应的元素,D.,发射光谱一定是连续光谱,【变式训练】关于光谱，下列说法中正确的是(),氢原子光谱的实验规律,1.,氢原子的光谱,氢原子光谱的形式是怎样的？它是如何获取的,?,提示：,氢原子光谱是线状谱，用氢气放电管和光谱仪可以获得氢原子光谱，如图所示。,氢原子光谱的实验规律,2.,试分析氢原子光谱的特点,从氢原子光谱图中可以看出氢原子光谱有什么特点？它符合什,么规律？能否用公式表示出这个规律？,提示：,在氢原子光谱图中的可见光区内，由右向左，相邻谱线,间的距离越来越小，表现出明显的规律性。巴耳末对放电的氢,原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式，该公式称为巴耳,末公式：,式中,n,只能取整数，在可见光区内，,n,的最大值为,6,，最小值为,3,，,R,称为里德伯常量,R=1.1010,7,m,-1,。,2.试分析氢原子光谱的特点,(1),巴耳末线系的四条谱线都处于可见光区。,(2),在巴耳末线系中,n,值越大，对应的波长,越短，即,n=3,时，对应的波长最长；,n=6,时，对应的波长最短。,(3),除了巴耳末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。,(1)巴耳末线系的四条谱线都处于可见光区。,【知识点拨】,巴耳末公式与其他谱线系,(1),巴耳末公式 中,n,只能取整数,不能连续取值,波长也只会是分立的值,这说明原子发光是不连续的,反映出原子内电子状态变化的不连续性。,(2),其他谱线系,:,在氢原子光谱中的紫外和红外光区又发现新的一些谱线系,其中赖曼系对应的是紫外区,;,帕邢系、布喇开系、普丰特系对应的是红外区。,【知识点拨】,1.,氢原子光谱：,氢原子光谱呈现分立的明线条纹，在可见光区内，由右向左，相邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性。,2.,氢原子光谱的特点：,(1),在可见光区域内，,4,条谱线符合巴耳末公式,(2),除了巴耳末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。,1.氢原子光谱：,【典例,2,】氢原子光谱的实验结果中，巴耳末总结出谱线的,波长满足公式 对此有以下观点，正确的,是,(),A.,此公式适用于氢光谱的所有谱线,B.,此公式适用于氢光谱在可见光区的谱线,C.,此公式中的,n,只取整数，不连续取值，说明波长的不连续性,D.,氢光谱在红外和紫外区的其他谱线也满足此公式,【典例2】氢原子光谱的实验结果中，巴耳末总结出谱线的,【思路点拨】,解答本题应明确,(1),巴耳末公式的适用范围。,(2),公式中,n,取整数的物理意义。,【思路点拨】,【解析】,选,B,、,C,。此公式只适用于巴耳末系，其他氢光谱的谱线满足广义巴耳末公式，巴耳末系的一部分光在可见光区，因此,A,、,D,错误，,B,正确；公式中,n,取不连续的整数，因此对应的波长也取不连续值，,C,也正确。,【解析】选B、C。此公式只适用于巴耳末系，其他氢光谱的谱线满,经典电磁理论的困难,1.,经典理论无法解释原子的稳定性,卢瑟福的原子结构很好地解释了,粒子散射实验，核外的电子绕核高速旋转，这个结构和经典的电磁理论有什么矛盾？,【思路分析】,通过电子和原子核间作用力的作用效果，考虑到电子做圆周运动，结合经典的电磁理论推导电子能量的变化和最后的结果，再比较实际情况，分析问题的所在。,经典电磁理论的困难,提示：,核外电子被库仑力吸引,电子以很大速度绕核运动,(,绕核运动的加速度不为零,),电磁场周期性变化,向外辐射电磁波,(,绕核转动的能量以电磁波的形式辐射出去,),能量减少,电子绕核运行轨道半径减小,电子做螺旋线运动,最后落入原子核中，但是原子是稳定的，并没有原子核外的电子落入原子核内。所以，经典的电磁理论不能解释原子核外的电子的运动情况和原子的稳定性。,提示：核外电子被库仑力吸引电子以很大速度绕核运动(绕核运动,2.,经典理论无法解释原子光谱是分立的线状谱,通过对氢原子光谱特点的分析，氢原子光谱是分立的线状谱，并符合巴耳末公式，这和经典的电磁理论又有什么对立之处？经典的电磁理论不能解释哪些地方？,2.经典理论无法解释原子光谱是分立的线状谱,提示：,电子绕核运动时辐射电磁波的频率应等于电子绕核转动的频率,电子越转能量越小,轨道半径不断减小,运行频率不断改变,这个变化有连续性,原子辐射电磁波的频率也要不断变化,大量原子发光的光谱应该是连续谱。据经典理论，以上推理都是正确的，但推出的结果与现实不相符，说明经典理论可以很好地应用于宏观物体，但不能用于解释原子世界的现象。,提示：电子绕核运动时辐射电磁波的频率应等于电子绕核转动的频率,【知识点拨】,经典电磁理论的局限,按照经典的电磁理论,电子绕原子核做圆周运动。库仑力提供向心力,原子向外辐射电磁波,可