学年高二物理粤教选修同步氢原子光谱张.pptx
“谱”的含义是指按照事物的类别或系统编排的记录，做菜有菜谱，家族有族谱某些原子和气体通电后可发光产生光谱，那么最简单的原子光谱是什么光谱，它有哪些应用？第1页/共38页一、原子光谱某种原子的气体通电后可以发光并产生_，这种光谱被称为原子光谱原子光谱是了解原子性质的最重要的直接证据二、巴耳末系1分光镜分光镜是一种用于观察物质光谱的仪器，其原理是利用不同频率的光折射角不同，将复色光分解成若干个单色光其构造如图所示：固定不变的光谱第2页/共38页A为平行光管，由两部分组成，一端有狭缝S，另一端有凸透镜L1，它与狭缝的距离等于一倍焦距，狭缝入射的光经凸透镜后变成平行光线，射到三棱镜P上三棱镜P通过色散将不同颜色的光分开通过望远镜筒B可以观察光谱，在MN上放上底片还可以拍摄光谱，管C在目镜中有一标尺，以便对光谱进行定量研究第3页/共38页2观察氢光谱(1)实验装置图，如图所示：(2)氢原子光谱图，如图所示：第4页/共38页3巴耳末公式瑞士的一位数学教师巴耳末通过分光镜研究了氢原子光谱，发现四条光谱的波长可以用一个很简单的数学公式表示，这个公式称为巴耳末公式：_，n3,4,5式中常数R称为_常量，对于氢原子，实验测得R的值为1.097107 m1.三、氢原子光谱的其他线系莱曼系(在_区)：里德伯紫外第5页/共38页统一的公式表示为：_式中_称为光谱项，此式称为广义巴耳末公式红外近红外红外第6页/共38页四、原子光谱的特点科学家观察了大量的原子光谱，发现每种原子都有自己特定的原子光谱不同原子，其原子光谱_我们可以通过_鉴别不同的原子，确定物体的化学组成并发现新元素下图为几种原子的光谱：分析光谱不相同第7页/共38页对光谱的认识早在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如图所示：第8页/共38页光谱是按光的波长(或频率)和强度分布的光物质的光谱按产生方式的不同，可分为发射光谱和吸收光谱发射光谱是物体发光直接产生的光谱发射光谱可分为两类：连续光谱和线状光谱按波长(或频率)顺序连续分布的光带(包含有从红光到紫光各种色光的光谱)叫做连续光谱如图所示：第9页/共38页炽热的固体、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只含有一些不连续的亮线的光谱光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光线状光谱也称明线光谱稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是线状谱线状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如图所示：第10页/共38页吸收光谱是高温物体发出的光(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如图所示：第11页/共38页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第12页/共38页 （双选）下列关于光谱的说法正确的是()A炽热固体、液体和高压气体发出的光谱是连续光谱B各种原子的线状谱中的明线和它的吸收谱中的暗线必定一一对应C气体发出的光只能产生线状谱D甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气可得到甲物质的吸收光谱第13页/共38页解析：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所以B选项对而气体发光时，若是高压气体发光形成连续谱，若是稀薄气体发光形成线状谱，故C选项也不对甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气后，看到乙物质的吸收光谱，所以上述选项中A也正确而D不正确.答案：AB第14页/共38页课堂训练1太阳光谱中有许多暗线，它们对应某些元素的特征谱线产生这些谱线的原因是由于()A太阳表可大气层中缺少相应的元素B太阳内部缺少相应的元素C太阳表面大气层中存在着相应的元素D太阳内部存在相应的元素第15页/共38页解析：由于对太阳光谱的成因认识不清，易误认为暗线是由于太阳内部缺少相应的元素产生的，因此错误地选择了B，实际上太阳内部进行着激烈的热核反应，它发出的连续光谱经过温度比较低的太阳大气层时产生吸收光谱，我们通过对太阳光谱中暗线的分析，把它跟各种原子的特征谱线对照，就知道太阳大气层中含有氢、氮、氦、碳、氧、镁、硅、钙、钠等几十种元素因此正确选项为C.答案：C第16页/共38页对氢原子光谱理解氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单瑞士的一位数学教师巴耳末通过分光镜研究了氢原子光谱，发现四条光谱的波长可以用一个很简单的数学公式表示，这个公式称为巴耳末公式：式中常数R称为里德伯常量对于氢原子，实验测得R的值为1.079107 m1.氢原子光谱的其他线系：莱曼系(在紫外区)：第17页/共38页第18页/共38页 （双选）关于巴耳末公式 R的理解，正确的是()A此公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的B公式中n可取任意值，故氢光谱是连续谱C公式中n只能取整数值，故氢光谱是线状谱D公式不但适用于氢光谱的分析，也适用于其他原子的光谱第19页/共38页解析：此公式是巴耳末在研究氢光谱在可见光区的14条谱线中得到的，只适用于氢光谱的分析，且n只能取大于等于3的整数，则不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱答案：AC第20页/共38页课堂训练2对于巴耳末公式下列说法正确的是()A所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应B巴耳末公式只确定了氢原子发光的可见光部分的光的波长C巴耳末确定了氢原子发光的一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光D巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长第21页/共38页解析：巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子的发光，A、D错误；巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括可见光和紫外光，B错误，C正确答案：C第22页/共38页1关于光谱，下列说法正确的是()A一切光源发出的光谱都是连续谱B一切光源发出的光谱都是线状谱C稀薄气体发出的光谱是线状谱D做光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质和确定物质的化学组成解析：由各种谱线的产生机理及区别得C正确答案：C基础达标第23页/共38页2对原子光谱，下列说法不正确的是()A原子光谱是不连续的B由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的C各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同D分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素第24页/共38页解析：原子光谱为线状谱；各种原子都有自己的特征谱线；据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成，由此知A、C、D说法正确，故选B.答案：B第25页/共38页3以下说法正确的是()A进行光谱分析可以用连续光谱，也可以用吸收光谱B光谱分析的优点是非常灵敏而且迅速C分析某种物质的化学组成可以使这种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气取得的吸收光谱进行分析D摄下月球的光谱可以分析出月球上有哪些元素第26页/共38页解析：进行光谱分析不能用连续光谱，只能用线状光谱或吸收光谱；光谱分析的优点是灵敏而迅速；分析某种物质的组成，可用白光照射其低压蒸气产生的吸收光谱进行；月球不能发光，它只能反射太阳光，故其光谱是太阳光谱，不是月球的光谱，不能用来分析月球上的元素故答案为B.答案：B第27页/共38页4下列说法不正确的是()A巴耳末线系光谱线的条数只有4条B巴耳末线系光谱线有无数多条C当电子从n大于2的轨道跃迁到n等于2的轨道时，所得到的谱线都属于巴耳末线系D巴耳末线系在可见光范围内只有4条第28页/共38页解析：由巴耳末公式 知当电子从n大于2的轨道跃迁到n等于2的轨道时，所得到的谱线都属于巴耳末线系所得到的线系可以有无数条但在可见光区域只有4条光谱线故正确的是B、C、D.答案：A第29页/共38页5氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为()第30页/共38页6下列氢原子的线系中对波长最短波进行比较，其值最小的是()A巴耳末系 B莱曼系C帕邢系 D布喇开系能力提升第31页/共38页解析：根据公式 T(m)T(n)，mn当m1，n2,3,4,5为莱曼系在紫外区当m2，n3,4,5,6为巴耳末系在可见光区当m3，n4,5,6为帕邢系在近红外区当m4，n5,6,7为布喇开系在红外区从红外区到紫外区，波长依次减小，所以波长最短的是莱曼系答案：B第32页/共38页7（双选）关于巴耳末公式，下列说法正确的是()A巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式B巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性C巴耳末依据氢光谱的分析总结出巴耳末公式D巴耳末公式准确反映了氢原子发光的实际，其波长的分立值并不是人为规定的第33页/共38页解析：由于巴耳末是利用当时已知的、在可见光区的14条谱线做了分析总结出来的巴耳末公式，并不是依据核式结构理论总结出来的，巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，也就是氢原子实际只有若干特定频率的光，由此可知C、D正确答案：CD第34页/共38页8氢原子光谱除了巴耳末系外，还有莱曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为 ，n4,5,6，R1.10107 m1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求：(1)n6时，对应的波长；(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多少？n6时，传播频率为多大？第35页/共38页第36页/共38页第37页/共38页感谢您的观看。第38页/共38页
