(精品)3　氢原子光谱.ppt

第三节 氢原子光谱早在早在1717世纪，牛顿就发现了日光通过三世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的棱镜后的色散现象，并把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、光谱光谱光谱是电磁辐射（不论是在可见光区域还是电磁辐射（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。布的记录。有时只是波长成分的记录。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 明线光谱明线光谱1.1.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。平行光管标度管三棱镜观察管分光镜分光镜分光镜原理分析标度管（1）连续光谱）连续光谱 例如白炽灯丝发出的光、烛焰、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炽热的钢水发出的光都形成连续光谱光谱。炽热的固体、液体及高压气体炽热的固体、液体及高压气体的光谱，的光谱，是由是由连续连续分布的一切波长的光组成的，这分布的一切波长的光组成的，这种光谱叫做种光谱叫做连续光谱连续光谱。2）明线光谱（）明线光谱（原子光谱）原子光谱）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。同波长的光。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是明线光谱。明线光谱是谱。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，也叫原子光谱原子光谱。高压电源高压电源光谱管光谱管各种元素都只能发出具有本身特征的某些波长的光，各种元素都只能发出具有本身特征的某些波长的光，明线明线光谱的谱线也叫原子的特征谱线。光谱的谱线也叫原子的特征谱线。2 吸吸 收收 光光 谱谱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。氢 气 的 吸 收 光 谱氢气（3）吸收光谱）吸收光谱 高温物体发出的白光（其中包含连续分布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，的一切波长的光）通过物质时，某些波长的光某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱被物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。这。这表明，表明，低温气体原子吸收的光，恰好就是这种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。原子在高温时发出的光。因此吸收光谱中的暗因此吸收光谱中的暗谱线与谱线与明线相对应明线相对应，也是原子的特征谱线。，也是原子的特征谱线。太太阳的光谱是吸收光谱。阳的光谱是吸收光谱。各种光谱各种光谱连续光谱连续光谱H的发射光的发射光谱谱钠的发射钠的发射光谱光谱钠的吸收钠的吸收光谱光谱太阳的吸太阳的吸收光谱收光谱 光光 谱谱发发射射光光谱谱定义：由发光体直接产生的光谱定义：由发光体直接产生的光谱连续光谱连续光谱产生条件：产生条件：炽热的固体、液体炽热的固体、液体和和高压气体高压气体发发 光形成的光形成的光谱的形式：光谱的形式：连续连续分布，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（原子光谱）（原子光谱）产生条件：产生条件：稀薄气体发光稀薄气体发光形成的光谱形成的光谱光谱形式：一些光谱形式：一些不连续的明线不连续的明线组成，不同组成，不同元素的明线光谱不同（又叫特征光谱）元素的明线光谱不同（又叫特征光谱）吸吸收收光光谱谱定义：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光谱光谱产生条件：产生条件：炽热的白光通过温度较白光低炽热的白光通过温度较白光低的气体后，的气体后，再再色散色散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光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现出现一些暗线一些暗线（与（与特征谱线特征谱线相对应）相对应）各种光谱的特点及成因：（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。原子光谱的不连续性反映出原子结构的不连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。续性，所以光谱分析也可以用于探索原子的结构。研究太阳研究太阳高层大气高层大气层所含元层所含元素素二、氢原子光谱的实验规律二、氢原子光谱的实验规律许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，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原子结构的一条重要途径。因此光谱研究是探索原子结构的一条重要途径。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。氢氢 原原 子子 光光 谱谱 n有两层含义：一是，有两层含义：一是，n取一个值，可求出氢光取一个值，可求出氢光谱中一条谱线的波长，说明每一个谱中一条谱线的波长，说明每一个n值分别对应一值分别对应一条谱线。二是，条谱线。二是，n只能取正整数值只能取正整数值3，4，5其他谱系其他谱系三、卢瑟福模型的困难三、卢瑟福模型的困难三、卢瑟福模型的困难三、卢瑟福模型的困难原子核式结构模型原子核式结构模型与与经典电磁理论经典电磁理论的矛盾的矛盾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卢瑟福原子核式模型无法解释氢原子光谱的规律。卢瑟福原子核式模型无法解释氢原子光谱的规律。课堂效果检测：课堂效果检测：1 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中一种元素的含量达到1010-10-10g g时就可以被检时就可以被检测到。那么我们是通过分析下列哪种谱线测到。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？来鉴别物质和物质的组成成分的？A A 连续谱连续谱B B 线状谱线状谱C C 特征谱线特征谱线D D 任意一种光谱任意一种光谱 （B CB C）2 2 下列说法正确的是：下列说法正确的是：A 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。即光谱与光光的波长成分的记录，这就是光谱。即光谱与光强度无关。强度无关。B 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，还记录了强度分光谱不仅记录了光的波长分布，还记录了强度分布。布。C 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 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。了太阳大气层内存在对应的元素。（BD）