1、3氫原子光譜一、光譜1定義用光柵或棱鏡把可見光按波長展開，獲得光的波長(頻率)和強度分布的記錄，即光譜2分類有些光譜是一條條的亮線，這樣的亮線叫譜線，這樣的光譜叫線狀譜有的光譜看起來不是一條條分立的譜線，而是連續在一起的光帶，這樣的光譜叫做連續譜3特征光譜各種原子的發射光譜都是線狀譜，說明原子只發射特定頻率的光不同原子發射的線狀譜的亮線位置不同，說明不同原子發光頻率是不一樣的，因此這些亮線稱為原子的特征光譜4光譜分析利用原子的特征譜線來鑒別物質和確定物質的組成成分，這種方法叫做光譜分析我們看到這樣的情景：在太陽光下，我們用一個玻璃棱鏡放在水平面上，在棱鏡的背面會看到彩色的光帶，你知道這種現象是

2、如何產生的嗎？提示：這是一種光的色散現象白光為復色光，是由七種顏色的光復合而成，復色光分解為單色光的現象叫做光的色散，形成的彩色光帶稱為光譜二、氫原子光譜的實驗規律1研究光譜的意義光是由原子內部電子的運動產生的，因此光譜研究是探索原子結構的重要途徑2巴耳末公式從氫氣放電管可以得到氫原子光譜，在可見光區的氫光譜符合巴耳末公式，用波長的倒數寫出的公式為r()，n3,4,5，.式中的r為里德伯常量，實驗值為r1.10×107 m1.可以看出，n只能取正整數，不能連續取值，波長也只能是分立的值3其他線系除了巴耳末線系，發現氫光譜在紅外和紫外光區的其他譜線也都滿足與巴耳末公式類似的公式4巴耳末

3、公式的意義巴耳末公式以簡潔的形式反映了氫原子的線狀光譜，即輻射波長的分立性光譜研究的鼻祖是鼎鼎大名的科學家牛頓，1663年，當他還是一個劍橋大學21歲的大學生時就開始研究色與光的問題三年后，他做了有名的三棱鏡光散射實驗，將一束太陽光經一塊三角形玻璃棱鏡折射后，在墻上分布成紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七色的彩色光帶當再倒放一個三棱鏡于第一個三棱鏡后面時，各顏色又重新組合成為一束白光.1672年，在倫敦皇家學會上發表的第一篇論文光和色的新理論中，牛頓將這種彩虹色帶命名為光譜，并正確地解釋了它的成因光譜分析可以用于鑒別物質和確定物質的組成成分，而且歷史上有些元素就是利用光譜分析發現的，你能說出兩種通過

4、光譜分析發現的元素嗎？提示：銣和銫三、經典理論的困難1盧瑟福核式學說的成就盧瑟福的核式結構模型正確地指出了原子核的存在，很好地解釋了粒子散射實驗2經典理論的困難經典的物理學既無法解釋原子的穩定性，又無法解釋原子光譜的分立特征隨著原子核式結構模型的建立與氫原子光譜規律的研究，經典理論出現了哪些困難？提示：(1)在核式結構模型中，電子繞原子核做圓周運動，電子具有加速度根據經典電磁理論，電子加速運動時，要向外輻射電磁波，要輻射能量這樣，能量就會不斷減少，軌道半徑會越來越小，最終電子會墜入原子核中，原子將不復存在！(2)根據經典電磁理論，電子輻射電磁波的頻率，就是它繞核轉動的頻率，電子越轉能量越小，它

5、離原子核就越來越近，轉得也就越來越快，這個變化是連續的，也就是說，我們應該看到原子輻射各種頻率的光，即原子的光譜應該總是連續的，而實際我們得到的氫原子光譜是分立的線狀譜考點一光譜和光譜分析1光譜的分類按光譜的產生方式可分為發射光譜和吸收光譜，見下表：發射光譜吸收光譜連續譜線狀譜定義物體直接發出的光通過分光后產生的光譜高溫物體發出的白光通過低溫物質時，某些波長的光被該物質吸收后產生的光譜吸收光譜中的暗線也是該元素原子的特征譜線由連續分布的一切波長的光(一切單色光)組成的光譜只含有一些不連續的亮線的光譜它是由游離態的原子發射的，因此也叫原子光譜某種元素原子線狀譜的譜線稱為該元素原子的特征譜線舉例熾

6、熱的固體、液體和高壓氣體的發射光譜都是連續譜，如電燈燈絲發出的光、熾熱的鋼水發出的光形成的光譜稀薄氣體或金屬的蒸氣的發射光譜都是線狀譜太陽光譜應用不能用于光譜分析可用于光譜分析可用于光譜分析互動探究：太陽光譜的形成及其應用形成：陽光中含有各種顏色的光，但當陽光透過太陽的高層大氣射向地球時，太陽高層大氣含有的元素會吸收它自己特征譜線的光，然后再向四面八方發射出去，到達地球的這些譜線看起來就暗了，這就形成了連續譜背景下的暗線應用：分析太陽光譜中的暗線，可以確定太陽大氣層中含有的成分2光譜分析(1)定義：每種原子都有自己的特征譜線，可以利用光譜來鑒別物質和確定物質的組成成分(2)優點：靈敏度高，分析

7、物質的最低量達1010 g.(3)應用應用光譜分析發現新元素；鑒別物體的物質成分：研究太陽光譜時發現了太陽中存在鈉、鎂、銅、鋅、鎳等金屬元素；應用光譜分析鑒定食品優劣【例1】太陽的光譜中有許多暗線，它們對應著某些元素的特征譜線產生這些暗線是由于()a太陽表面大氣層中缺少相應的元素b太陽內部缺少相應的元素c太陽表面大氣層中存在著相應的元素d太陽內部存在著相應的元素吸收光譜的暗線是連續譜中某些波長的光波被物質吸收后產生的【答案】c【解析】太陽光譜中的暗線是由于太陽內部發出的強光經過溫度較低的太陽大氣層時產生的，表明太陽大氣層中含有與這些特征譜線相應的元素總結提能 太陽光譜是吸收光譜，不是連續譜通過

8、太陽光譜中的暗線與發射光譜的明線相對應，可確定太陽大氣層的組成(多選)關于光譜，下列說法正確的是(acd)a各種原子的發射光譜都是線狀譜b由于原子都是由原子核和電子組成的，所以各種原子的原子光譜是相同的c由于各種原子的原子結構不同，所以各種原子的原子光譜也不相同d根據各種原子發光的特征譜線進行光譜分析，可以鑒別物質和確定物質組成成分解析：每種原子都有自己的特征譜線，所以才能根據光譜來鑒別物質考點二氫原子光譜的實驗規律1氫原子的光譜從氫氣放電管可以獲得氫原子光譜，如圖所示2氫原子光譜的特點在氫原子光譜圖中的可見光區內，由右向左，相鄰譜線間的距離越來越小，表現出明顯的規律性巴耳末對放電的氫原子光譜

9、的譜線進行研究得到了下面的公式，該公式稱為巴耳末公式：r()(n3、4、5、6)(1)公式中n只能取整數，不能連續取值，波長也只會是分立的值(2)除了巴耳末系，氫原子光譜在紅外和紫外光區的其他譜線也都滿足與巴耳末公式類似的關系式【例2】在可見光范圍內，氫原子發光的波長最長的2條譜線的波長各為多少？氫原子的光譜有什么特點？根據巴耳末公式進行計算【答案】6.5×107 m4.8×107 m不連續的線狀譜【解析】巴耳末公式為r()，n3,4,5因此，n取兩個最小值3和4時，對應的波長最長，即n3時，1.10×107×()m1解得16.5×107 mn

10、4時，1.10×107×() m1解得24.8×107 m.由于公式中的n只能取從3開始的整數，因此計算得到的氫原子光譜是由一系列線系組成的不連續的線狀譜總結提能 應用巴耳末公式進行計算時，一定要理解公式中n的取值與波長的對應關系(多選)關于巴耳末公式r()的理解，正確的是(ac)a此公式是巴耳末在研究氫光譜特征時發現的b公式中n可取任意值，故氫光譜是連續譜c公式中n只能取不小于3的整數值，故氫光譜是線狀譜d公式不但適用于氫光譜的分析，也適用于其他原子的光譜解析：此公式是巴耳末在研究氫光譜在可見光區的14條譜線中得到的，只適用于氫光譜的分析，且n只能取大于等于3的

11、整數，則波長不能取連續值，故氫原子光譜是線狀譜重難疑點辨析解決光譜和光譜分析問題的方法1解決有關光譜和光譜分析的問題，應從深入理解光譜的成因入手，正確理解不同譜線的特點連續譜是由熾熱的固體、液體和高壓氣體直接發光形成的，例如：白熾燈、熾熱的鐵水線狀譜是由稀薄氣體或金屬蒸氣所發射的光譜，例如：光譜管、霓虹燈、燒鈉鹽形成的鈉氣發光線狀譜主要是由游離狀態的原子發射的，所以也叫原子光譜2線狀譜中每條光譜線對應著一種頻率，不同物質的線狀譜不同，因此通過測定線狀譜可以鑒別物質學習光譜時，易對發射光譜、吸收光譜區別不清，造成錯誤避免混淆的關鍵是正確理解光譜的形成原因發射光譜是物體直接發出的光通過分光后產生的

12、光譜，吸收光譜是高溫物體發出的光通過低溫物質時，某些波長的光被該物質吸收后而形成的，它的特點是在連續光譜的背景上呈現暗線太陽光譜是典型的吸收光譜【典例】下列說法中正確的是()a熾熱的固體、液體和高壓氣體發出的光形成連續光譜b各種原子的線狀光譜中的明線和它吸收光譜中的暗線必定一一對應c氣體發出的光只能產生明線光譜d甲物質發出的白光通過乙物質的蒸氣形成的是甲物質的吸收光譜【解析】據連續光譜的產生知a正確；由于吸收光譜中的暗線和線狀譜中的明線相對應，但通常吸收光譜中看到的暗線要比線狀譜中的明線少，所以b不對；氣體發光，若為高壓氣體則產生連續譜，若為稀薄氣體則產生明線光譜，所以c不對；甲物質發出的白光

13、通過乙物質的蒸氣形成了乙物質的吸收光譜，所以d不對，應選a.【答案】a線狀譜連續譜形狀特征一條條分立的譜線連在一起的光帶組成某些不連續的波長的光組成一切波長的光都有產生稀薄氣體或金屬蒸氣發光形成熾熱的固體、液體、高壓氣體發光而產生的應用可用于光譜分析不能用于光譜分析1白熾燈產生的光譜是(a)a連續光譜 b線狀光譜c原子光譜 d吸收光譜解析：熾熱的固體發出的光譜是連續光譜2白光通過棱鏡后在屏上會形成按紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫排列的連續光譜，下列說法不正確的是(a)a棱鏡使光增加了顏色b白光是由各種顏色的光組成的c棱鏡對各種色光的折射率不同d看到白光是因為發光物體發出了在可見光區的各種頻率的光解

14、析：白光通過棱鏡使各種色光落在屏上的不同位置，說明棱鏡對各種色光的折射率不同，形成的連續光譜按波長(或頻率)排列，即白光包括各種頻率的光，光的顏色是由波長(或頻率)決定的，并非棱鏡增加了顏色，即b、c、d正確3(多選)關于光譜和光譜分析，下列正確的是(cd)a光譜包括連續光譜和線狀譜b太陽光譜是連續光譜，氫光譜是線狀譜c線狀譜和吸收光譜都可用作光譜分析d光譜分析幫助人們發現了許多新元素解析：光譜包括發射光譜和吸收光譜，發射光譜又分為線狀譜和連續譜，其中線狀譜和吸收光譜可用作光譜分析4對于巴耳末公式，下列說法正確的是(c)a所有氫原子光譜的波長都與巴耳末公式相對應b巴耳末公式只確定了氫原子發光的可見光部分的光的波長c巴耳末公式確定了氫原子發光的一個線系的波長，其中既有可見光，又有紫外光d巴耳末公式確定了各種原子發光中的光的波長解析：巴耳末公式只確定了氫原子發光中一個線系的波長，不能描述氫原子發