氢原子的光谱.ppt

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1、183 氢原子光谱氢原子光谱 粒子散射的实验使我们知道原粒子散射的实验使我们知道原子具有核式结构子具有核式结构,但电子在核的周但电子在核的周围怎样运动围怎样运动?它的能量怎样变化它的能量怎样变化?这些还要通过其他事实认识这些还要通过其他事实认识.早在早在1717世纪，牛顿就发现了日光世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的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、光谱用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长（频率）成分和强度分布的记录，光的波长（频率）成分和强度分布的记录，即即光谱光谱。有时

2、只是波长成分的记录。有时只是波长成分的记录。（2 2）分类：发射光谱可分类：）分类：发射光谱可分类：连续光连续光谱谱和和明线光谱明线光谱。1.1.发射光谱发射光谱（1 1）定义：物体发光直接产生的光谱）定义：物体发光直接产生的光谱叫做叫做发射光谱。发射光谱。连续光谱连续光谱 A 由波长连续分布的光组成的连在一起的光由波长连续分布的光组成的连在一起的光带叫连续光谱。带叫连续光谱。特点：光谱看起来不是一条条分立的谱线，特点：光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连在一起的光带。而是连在一起的光带。即连续分布的包含即连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱。有从红光到紫光各种色光的光谱。B 炽热的固

3、体、液体和高压气体的发射光谱炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱。是连续光谱。例如白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水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发出的光都形成连续光谱。明线光谱明线光谱 A A 只含有一些不连续的亮线的光谱只含有一些不连续的亮线的光谱叫做叫做明线光谱明线光谱。明线光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波明线光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。长的光。B B 稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱。稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱。C C 各种原子的发射光谱都是线状谱，说明原子只各种原子的发射光谱都是线状谱，说明原子只能

4、发出几种特定频率的光。不同原子的亮线位置能发出几种特定频率的光。不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率是不一样的，因不同，说明不同原子的发光频率是不一样的，因此这些亮线称为原子的特征谱线。此这些亮线称为原子的特征谱线。高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一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。这表明发射光谱中的一条明线

5、相对应。这表明，低温低温气体原子吸收的光，恰好就是这种原子在高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。时发出的光。因此吸收光谱中的暗谱线，也是因此吸收光谱中的暗谱线，也是原子的特征谱线。原子的特征谱线。太阳的光谱是吸收光谱。太阳的光谱是吸收光谱。2 吸收光谱吸收光谱 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

6、生条件：稀薄气体、金属蒸气发光稀薄气体、金属蒸气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）3

7、小结小结：各种光谱的特点及成因：各种光谱的特点及成因：（1）由于每种原子都有自己的特征谱线，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物质因此可以根据光谱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。的组成成分。这种方法叫做光谱分析。（2 2）光谱分析法由基尔霍夫开创的。）光谱分析法由基尔霍夫开创的。（3 3）优点：灵敏度高。）优点：灵敏度高。样本中一种元素的样本中一种元素的含量达到含量达到1010-10-10g g时就可以被检测到。时就可以被检测到。（4 4）同种物质吸收光谱中的暗线与它明线同种物质吸收光谱中的暗线与它明线光谱中的明线相对应，明线光谱和吸收光光谱

8、中的明线相对应，明线光谱和吸收光谱中的谱线都是原子的特征光谱，都可以谱中的谱线都是原子的特征光谱，都可以用于光谱分析。用于光谱分析。4 光谱分析光谱分析 原子光谱的不连续性反映出原子结构的不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连续性，所以光谱分析也可以用于探索原子的结构。子的结构。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。二、氢原子光谱的实验规律二、氢原子光谱的实验规律气体放电管：气体放电管：玻璃管中的稀薄气体的分子在强玻璃管中的稀薄气体的分子在强电场的作用下会电离，成为自由移动的正负电电场的作用下会电离，成为自由移动的正负

9、电荷，于是气体变成导体，导电时会发光。这样荷，于是气体变成导体，导电时会发光。这样的装置叫做气体放电管。的装置叫做气体放电管。除了巴耳末系，后来发现的氢光谱在红外除了巴耳末系，后来发现的氢光谱在红外和紫个光区的其它谱线也都满足与和紫个光区的其它谱线也都满足与巴耳末巴耳末公式类似的关系式。公式类似的关系式。1885年，巴耳末对当时已知的，在可见光年，巴耳末对当时已知的，在可见光区的区的14条谱线作了分析，发现这些谱线的条谱线作了分析，发现这些谱线的波长可以用一个公式表示：波长可以用一个公式表示：按经典物理学电子绕核旋转，作加速运动，电子按经典物理学电子绕核旋转，作加速运动，电子将不断向四周辐射电

10、磁波，它的能量不断减小，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。从而将逐渐靠近原子核，最后落入原子核中。但但事实上原子是个稳定的系统。事实上原子是个稳定的系统。卢瑟福原子核式模型正确地指出了原子核的存卢瑟福原子核式模型正确地指出了原子核的存在，很好地解释了在，很好地解释了粒子散射实验粒子散射实验。但是。经但是。经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解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。释原子光谱的分立特征。三、经典理论的困难三、经典理论的困难轨道及转动频率不断变化，辐射电磁波频率也轨道及转动频率不断变化，辐射电磁波频率也是连

11、续的，是连续的，原子光谱应是连续的光谱。原子光谱应是连续的光谱。而实而实际上看到的是分立的线状谱。际上看到的是分立的线状谱。这些矛盾说明尽管经典物理学理论可以很好地这些矛盾说明尽管经典物理学理论可以很好地应用宏观物休，但它不能解释原子世界的现象，应用宏观物休，但它不能解释原子世界的现象，引入新观念是必要的。引入新观念是必要的。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

12、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

13、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）3 根据巴耳末公式，指出氢原子光谱在可见根据巴耳末公式，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光范围内波长最长的两条谱线所对应的n，它们的波长各是多少？氢原子光谱有什么它们的波长各是多少？氢原子光谱有什么特点？特点？