高中物理 18.3《氢原子光谱》课件 新人教版选修3-5.ppt

第十八章 原子结构 第3节 氢原子光谱 1 了解光谱 连续光谱和线状谱等概念 2 知道氢原子光谱的实验规律 3 知道经典物理的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱分立特性 4 让学生进一步体会物理规律是在接受实践检验的过程中不断地发展和完善的 本节教材是在了解光谱 连续谱 线状谱的概念后 进一步介绍原子的特征光谱和光谱分析 重点讲述氢光谱的实验规律 对于巴尔末公式应该明确 该公式的出现不是为了让学生练习计算 而是与前面学习碰撞时的意图一样 是为了从公式看出物理量之间的关系 看出物理量变化的趋势 即巴尔末公式以简洁的形式反映了氢原子辐射波长的分立特征 同时它为下一节氢原子能量分立性做了铺垫 而原子光谱的事实不能用经典物理学理论解释 必须建立新的原子模型 早在17世纪 牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象 并把实验中得到的彩色光带叫做光谱 光谱是电磁辐射 不论是在可见光区域还是在不可见光区域 的波长成分和强度分布的记录 有时只是波长成分的记录 1 发射光谱 分类 发射光谱可分为两类 连续光谱和明线光谱 定义 物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱 1 连续光谱 连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱 炽热的固体 液体和高压气体的发射光谱是连续光谱 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光谱 2 明线光谱 只含有一些不连续的亮线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的光 稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱 明线光谱是由游离状态的原子发射的 所以也叫原子的光谱 实践证明 原子不同 发射的明线光谱也不同 每种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光 因此明线光谱的谱线也叫原子的特征谱线 2 吸收光谱 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后产生的光谱 叫做吸收光谱 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 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 因此吸收光谱中的暗谱线 也是原子的特征谱线 太阳的光谱是吸收光谱 连续光谱 H的发射光谱 Na的发射光谱 Na的吸收光谱 太阳的光谱 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 3 光谱分析 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 这种方法叫做光谱分析 原子光谱的不连续性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 氢原子是最简单的原子 其光谱也最简单 二 氢原子光谱 巴耳末公式 里德伯常量 按经典物理学电子绕核旋转 做加速运动 电子将不断向四周辐射电磁波 它的能量不断减小 从而将逐渐靠近原子核 最后落入原子核中 但事实上原子是个稳定的系统 轨道及转动频率不断变化 辐射电磁波频率也是连续的 原子光谱应是连续的光谱 而实际上看到的是分立的线状谱 卢瑟福原子核式模型正确地指出了原子核的存在 很好地解释了 粒子散射实验 但是 经典物理学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 三 经典理论的困难 1 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 例如某样本中一种元素的含量达到10 10g时就可以被检测到 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 A 连续谱B 线状谱C 特征谱线D 任意一种光谱 BC 2 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 从而获得光的波长成分的记录 这就是光谱 即光谱与光强度无关B 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 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 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 BD 3 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n 这两条谱线的波长各是多少 氢原子光谱有什么特点 氢原子在可见光范围内的谱线为不连续的明线