高二物理选修3-5-18.3-氢原子光谱-LI省名师优质课赛课获奖课件市赛课一等奖课件.ppt

18.3 氢原子光谱氢原子光谱新课标高中物理选修新课标高中物理选修3 35 5第十八章第十八章 原子结构原子结构第第1页页 粒子散射试验使我们知道原粒子散射试验使我们知道原子含有核式结构，但电子在核周子含有核式结构，但电子在核周围怎样运动？它能量怎样改变？围怎样运动？它能量怎样改变？这些还要经过其它事实来认识。这些还要经过其它事实来认识。第第2页页早在早在1717世纪，牛顿就发觉了日光世纪，牛顿就发觉了日光经过三棱镜后色散现象，并把试经过三棱镜后色散现象，并把试验中得到验中得到彩色光带彩色光带叫做叫做光谱光谱第第3页页一、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，得到光波长（频率）成份光波长（频率）成份和和强度分布强度分布统计统计，叫叫光谱光谱。（有时只统计波长成份）。（有时只统计波长成份）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、发射光谱1）物体发光直接产生光谱物体发光直接产生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。第第4页页 连续光谱连续光谱 由由连续连续分布一切波长光组成光谱叫做分布一切波长光组成光谱叫做连续连续光谱光谱。炽热固体、液体炽热固体、液体及及高压气体高压气体光谱是光谱是连续光连续光谱谱，比如：白炽灯丝发出光、烛焰、炽热钢水比如：白炽灯丝发出光、烛焰、炽热钢水发出光都形成连续光谱。发出光都形成连续光谱。第第5页页 明线光谱明线光谱 只含有一些不连续亮线光谱只含有一些不连续亮线光谱叫叫明线光谱明线光谱。明线明线光谱中亮线叫谱线，各条谱线对应不一样波长光。光谱中亮线叫谱线，各条谱线对应不一样波长光。稀薄气体稀薄气体或或金属蒸气金属蒸气发射光谱是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原子发射由游离状态原子发射，也叫，也叫原子光原子光谱谱。第第6页页 每种元素都只能发出含有本身特征一些波长光，每种元素都只能发出含有本身特征一些波长光，明线光谱谱线也叫原子特征谱线。明线光谱谱线也叫原子特征谱线。第第7页页2、吸收光谱、吸收光谱 高温物体发出白光（高温物体发出白光（连续光谱连续光谱）经过物质）经过物质时，一些波长光被物质吸收后产生光谱，叫做时，一些波长光被物质吸收后产生光谱，叫做吸收光谱吸收光谱。发觉：发觉：各种原子吸收光谱中每各种原子吸收光谱中每一条暗线一条暗线都跟该都跟该种原子发射光谱中种原子发射光谱中一条明线相对应一条明线相对应。表明：表明：吸收光谱也是原子吸收光谱也是原子特征谱线特征谱线。太阳光谱是吸收光谱。太阳光谱是吸收光谱。第第8页页连续光谱连续光谱连续光谱连续光谱H H 发射光发射光发射光发射光谱谱谱谱钠发射光钠发射光钠发射光钠发射光谱谱谱谱钠吸收光钠吸收光钠吸收光钠吸收光谱谱谱谱太阳吸收太阳吸收太阳吸收太阳吸收光谱光谱光谱光谱第第9页页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第第10页页吸吸 收收 光光 谱谱钠蒸气钠蒸气光谱中产生一组暗线，每条光谱中产生一组暗线，每条暗线波长都跟那种气体原子暗线波长都跟那种气体原子特征谱线相对应。特征谱线相对应。第第11页页 原子光谱不连续性原子光谱不连续性反应出原子结反应出原子结构不连续性，所以光谱分析也能够用构不连续性，所以光谱分析也能够用于于探索原子结构。探索原子结构。第第12页页 光光 谱谱发发发发射射射射光光光光谱谱谱谱定义：由发光体直接产生光谱定义：由发光体直接产生光谱定义：由发光体直接产生光谱定义：由发光体直接产生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：炽热固体、液体炽热固体、液体炽热固体、液体炽热固体、液体和和和和高压气体高压气体高压气体高压气体 发光形成发光形成发光形成发光形成光谱形式：光谱形式：光谱形式：光谱形式：连续连续连续连续分布，一切波长光都有分布，一切波长光都有分布，一切波长光都有分布，一切波长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光谱形成光谱形成光谱形成光谱光谱形式：由光谱形式：由光谱形式：由光谱形式：由不连续明线不连续明线不连续明线不连续明线组成，不一样元组成，不一样元组成，不一样元组成，不一样元素明线光谱不一样（又叫特征光谱）素明线光谱不一样（又叫特征光谱）素明线光谱不一样（又叫特征光谱）素明线光谱不一样（又叫特征光谱）吸吸吸吸收收收收光光光光谱谱谱谱定义：连续光谱中一些波长光被物质吸收后产生定义：连续光谱中一些波长光被物质吸收后产生定义：连续光谱中一些波长光被物质吸收后产生定义：连续光谱中一些波长光被物质吸收后产生 光谱光谱光谱光谱产生条件：产生条件：产生条件：产生条件：炽热白光经过炽热白光经过炽热白光经过炽热白光经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气体后气体后气体后气体后，再再再再色散色散色散色散形成形成形成形成光谱形式：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、总结各种光谱特点及成因：、总结各种光谱特点及成因：第第13页页4、光谱分析、光谱分析1）因为每种原子都有自己特征谱线，所以能）因为每种原子都有自己特征谱线，所以能够依据光谱来判别物质和确定物质组成成份。够依据光谱来判别物质和确定物质组成成份。这种方法叫做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：灵敏度高灵敏度高。样本中一个元素含量到。样本中一个元素含量到达达10-10g时就能够被检测到。时就能够被检测到。所以光谱分析能够用来所以光谱分析能够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物质成份定遥远星球物质成份第第14页页 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裂解光谱图相同皮裂解光谱图相同 X射线照射激发荧射线照射激发荧光，经过分析荧光判断光，经过分析荧光判断越王越王勾践宝剑勾践宝剑成份成份第第15页页观观察察光光谱谱试试验验气体放电管：气体放电管：玻璃管中稀薄气体分子在强电场作用下会玻璃管中稀薄气体分子在强电场作用下会电电离离，成为自由移动正负电荷，于是气体变成导体，成为自由移动正负电荷，于是气体变成导体，导电时会发光导电时会发光。这么装置叫做气体放电管。这么装置叫做气体放电管。第第16页页第第17页页氢原子是最简单原子，其光谱也最简单。氢原子是最简单原子，其光谱也最简单。二、氢原子光谱试验规律二、氢原子光谱试验规律 1885年，巴耳末对当初已知，在可见光区年，巴耳末对当初已知，在可见光区4条谱线作了分析，发觉这些谱线波长能够用一条谱线作了分析，发觉这些谱线波长能够用一个公式表示：个公式表示：第第18页页 除了巴耳末系，以后发觉氢光谱在红除了巴耳末系，以后发觉氢光谱在红外和紫个光区其它谱线也都满足与巴耳末外和紫个光区其它谱线也都满足与巴耳末公式类似关系式。公式类似关系式。巴耳末公式巴耳末公式:第第19页页氢原子光谱其它线系氢原子光谱其它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布喇开系系普丰特普丰特系系紫紫外外线线区区第第20页页第第21页页第第22页页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改变辐射电磁波频率连续改变实际上：实际上：原子是稳定、原子是稳定、原子光谱是线状谱。原子光谱是线状谱。三、经典物理困难三、经典物理困难 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试验散射试验。不过，由经典物理学。不过，由经典物理学既无法解释原既无法解释原子稳定性，又无法解释原子光谱分立特征。子稳定性，又无法解释原子光谱分立特征。第第23页页1、在实际生活中，我们能够经过光谱分析来、在实际生活中，我们能够经过光谱分析来判别物质和物质组成成份。比如某样本中一个判别物质和物质组成成份。比如某样本中一个元素含量到达元素含量到达10-10g时就能够被检测到。那么时就能够被检测到。那么我们是经过分析以下哪种谱线来判别物质和物我们是经过分析以下哪种谱线来判别物质和物质组成成份（质组成成份（）A 连续谱连续谱B 线状谱线状谱C 特征谱线特征谱线D 任意一个光谱任意一个光谱BC第第24页页2、以下说法正确是（、以下说法正确是（）A、经过光栅或棱镜能够把光按波长展开，从而取得、经过光栅或棱镜能够把光按波长展开，从而取得光波长成份统计，这就是光谱。即光谱与光强度无光波长成份统计，这就是光谱。即光谱与光强度无关。关。B、经过光栅或棱镜能够把光按波长展开，从而取得、经过光栅或棱镜能够把光按波长展开，从而取得光波长成份和强度分布统计，这就是光谱。即光谱光波长成份和强度分布统计，这就是光谱。即光谱不但统计了光波长分布，还统计了强度分布。不但统计了光波长分布，还统计了强度分布。C、在研究太阳光谱时发觉太阳光谱中有许多暗线，、在研究太阳光谱时发觉太阳光谱中有许多暗线，这说明了太阳内部缺乏对应元素。这说明了太阳内部缺乏对应元素。D、在研究太阳光谱时发觉太阳光谱中有许多暗线，、在研究太阳光谱时发觉太阳光谱中有许多暗线，这些暗线与一些元素特征谱线相对应，这说明了太这些暗线与一些元素特征谱线相对应，这说明了太阳大气层内存在对应元素。阳大气层内存在对应元素。BD第第25页页3 依据巴耳末公式，指出氢原子光谱在可见光依据巴耳末公式，指出氢原子光谱在可见光范围内波长最长两条谱线所对应范围内波长最长两条谱线所对应n，它们波长，它们波长各是多少？氢原子光谱有什么特点？各是多少？氢原子光谱有什么特点？第第26页页