學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精學必求其心得，業必貴于專精第三節氫原子光譜[學習目標］1。知道什么是光譜，能說出連續譜和線狀譜的區別。2。能記住氫原子光譜的實驗規律．一、氫原子光譜的實驗規律[導學探究]如圖1所示為氫原子的光譜．圖1(1)仔細觀察,氫原子光譜具有什么特點？(2)閱讀課本，指出氫原子光譜的譜線波長具有什么規律？答案(1）從右至左，相鄰譜線間的距離越來越小．(2)可見光區域的四條譜線的波長滿足巴耳末公式：eq\f(1,λ）＝R(eq\f(1,22)－eq\f（1,n2)）,n＝3，4,5，…［知識梳理］1．某種原子的氣體通電后可以發光并產生固定不變的光譜,這種光譜被稱為原子光譜．2．巴耳末公式:eq\f(1，λ)＝R（eq\f(1，22)－eq\f(1，n2)），n＝3,4,5…式中R叫做里德伯常量，實驗值為R＝1。097×107m－1.(1）公式特點：第一項都是eq\f（1,22）；（2)巴耳末公式說明氫原子光譜的波長只能取分立值,不能取連續值．巴耳末公式以簡潔的形式反映了氫原子的線狀光譜，即輻射波長的分立特征．3．廣義巴耳末公式：eq\f(1,λ）＝R（eq\f(1,m2）－eq\f(1,n2)），式中m和n均為正整數，且n＞m。[即學即用］判斷下列說法的正誤．(1)光是由原子核內部的電子運動產生的，光譜研究是探索原子核內部結構的一條重要途徑．（×）(2）稀薄氣體的分子在強電場的作用下會電離,使氣體變成導體．(√)（3)巴耳末公式中的n既可以取整數也可以取小數．（×）二、原子光譜和光譜分析1．光譜的分類和比較光譜分類產生條件光譜形式發射光譜連續譜熾熱固體、液體和高壓氣體發光形成連續分布，一切波長的光都有線狀譜（原子光譜）稀薄氣體發光形成一些不連續的亮線組成．不同元素譜線不同(又叫特征譜線)吸收光譜熾熱的白光通過溫度較低的氣體后，某些波長的光被吸收后形成用分光鏡觀察時，見到連續譜背景上出現一些暗線(與特征譜線對應)2．光譜分析由于每種原子都有自己的特征譜線，可以利用它來鑒別物質和確定物質的組成成分，這種方法稱為光譜分析．3．太陽光譜(1)太陽光譜的特點：在連續譜的背景上出現一些不連續的暗線，是一種吸收光譜．(2）產生原因：當陽光透過太陽的高層大氣射向地球時，太陽高層大氣中含有的元素會吸收它自己特征譜線的光，這就形成了連續譜背景下的暗線．[即學即用］判斷下列說法的正誤．(1)各種原子的發射光譜都是連續譜．(×）（2）不同原子的發光頻率是不一樣的．（√）（3)線狀譜和連續譜都可以用來鑒別物質．(×)一、氫原子光譜的實驗規律例1（多選）巴耳末通過對氫原子光譜的研究總結出巴耳末公式eq\f（1,λ）＝R（eq\f(1,22）－eq\f（1，n2）)，n＝3,4，5，…，對此,下列說法正確的是(）A．巴耳末依據核式結構理論總結出巴耳末公式B．巴耳末公式反映了氫原子發光的連續性C．巴耳末依據氫原子光譜的分析總結出巴耳末公式D．巴耳末公式反映了氫原子發光的分立性,其波長的分立值并不是人為規定的答案CD解析巴耳末公式是根據氫原子光譜總結出來的．氫原子光譜的不連續性反映了氫原子發光的分立性，即輻射波長的分立特征，選項C、D正確．針對訓練1氫原子光譜巴耳末系最小波長與最大波長之比為()A。eq\f(5,9）B.eq\f(4,9)C。eq\f（7,9）D。eq\f（2,9）答案A解析由巴耳末公式eq\f(1，λ)＝Req\b\lc\(\rc\）（\a\vs4\al\co1(\f（1,22）－\f(1,n2))）n＝3，4，5，…當n→∞時,有最小波長λ1，eq\f（1,λ1)＝Req\f（1，22）,當n＝3時，有最大波長λ2，eq\f（1,λ2）＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f（1，22）－\f（1,32)）),得eq\f(λ1，λ2)＝eq\f(5，9）.二、光譜和光譜分析1．光譜的分類光譜eq\b\lc\{\rc\（\a\vs4\al\co1(發射光譜\b\lc\｛\rc\（\a\vs4\al\co1(連續譜，線狀譜）），吸收光譜）)2．光譜分析（1）優點：靈敏度高，分析物質的最低量達10－10g.(2)應用：a.發現新元素；b.鑒別物體的物質成分．(3)用于光譜分析的光譜：線狀譜和吸收光譜．例2(多選）下列關于光譜和光譜分析的說法中，正確的是()A．太陽光譜和白熾燈光譜都是線狀譜B．煤氣燈火焰中燃燒的鈉蒸氣或霓虹燈產生的光譜都是線狀譜C．進行光譜分析時，可以用線狀譜，不能用連續譜D．我們能通過光譜分析鑒別月球的物質成分答案BC解析太陽光譜中的暗線是太陽發出的連續譜經過太陽大氣層時產生的吸收光譜,正是太陽發出的光譜被太陽大氣層中存在的對應元素吸收所致，白熾燈發出的是連續譜，選項A錯誤；月球本身不會發光，靠反射太陽光才能使我們看到它,所以不能通過光譜分析鑒別月球的物質成分，選項D錯誤；光譜分析只能是線狀譜或吸收光譜，連續譜是不能用來進行光譜分析的,所以選項C正確;煤氣燈火焰中燃燒的鈉蒸氣或霓虹燈產生的光譜都是線狀譜，選項B正確．針對訓練2關于光譜，下列說法正確的是()A．一切光源發出的光譜都是連續譜B．一切光源發出的光譜都是線狀譜C．稀薄氣體發光形成的光譜是線狀譜D．白光通過鈉蒸氣產生的光譜是線狀譜答案C解析由于物質發光的條件不同，得到的光譜不同，故A、B錯誤;稀薄氣體發光形成的光譜為線狀譜，C正確；白光通過鈉蒸氣產生的光譜是吸收光譜，D錯誤。1．（多選）下列關于巴耳末公式eq\f(1，λ）＝Req\b\lc\（\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2）))的理解,正確的是()A．此公式是巴耳末在研究氫原子光譜特征時發現的B．公式中n可取任意值，故氫原子光譜是連續譜C．公式中n只能取大于或等于3的整數值，故氫原子光譜是線狀譜D．公式不僅適用于氫原子光譜的分析，還適用于其他原子光譜的分析答案AC解析巴耳末公式是巴耳末在研究氫光譜特征時發現的，故A選項正確；公式中的n只能取大于或等于3的整數值，故氫光譜是線狀譜，B選項錯誤，C選項正確;巴耳末公式只適用于氫光譜的分析，不適用于其他原子光譜的分析，D選項錯誤．2．（多選)關于光譜,下列說法中正確的是()A．熾熱的液體發射連續譜B．線狀譜和吸收光譜都可以對物質進行光譜分析C．太陽光譜中的暗線,說明太陽中缺少與這些暗線相對應的元素D．發射光譜一定是連續譜答案AB解析熾熱的固體、液體和高壓氣體的發射光譜是連續譜，故A正確；線狀譜和吸收光譜都可以用來進行光譜分析，B正確;太陽光譜中的暗線說明太陽大氣中含有與這些暗線相對應的元素，C錯誤;發射光譜有連續譜和線狀譜，D錯誤．3．利用光譜分析的方法能夠鑒別物質和確定物質的組成成分,關于光譜分析，下列說法中正確的是（)A．利用高溫物體的連續譜就可以鑒別其組成成分B．利用物質的線狀譜就可以鑒別其組成成分C．高溫物體發出的光通過某物質后的光譜上的暗線反映了高溫物體的組成成分D．我們觀察月亮射來的光的光譜，可以確定月亮的化學組成答案B解析由于高溫物體的光譜包括了各種頻率的光,與其組成成分無關，故A錯誤;某種物質發光的線狀譜中的亮線與某種原子發出的某頻率的光有關，通過這些亮線與原子的特征譜線對照，即可確定物質的組成成分，B正確;高溫物體發出的光通過其他物質后某些頻率的光被吸收而形成暗線，這些暗線與所經物質有關,與高溫物體無關,C錯誤;月亮反射到地面的光是太陽光，D錯誤．4．根據巴耳末公式，可求出氫原子光譜在可見光的范圍內波長最長的2條譜線，其波長分別為654.55×10－9m和484。85×10－9m,求所對應的n值．答案n1＝3n2＝4解析據巴耳末公式eq\f(1,λ）＝Req\b\lc\（\rc\）（\a\vs4\al\co1（\f(1，22）－\f（1,n2)）)，n＝3，4,5，…得eq\f（1，654。55×10－9）＝1.10×107×eq\b\lc\（\rc\)(\a\vs4\al\co1（\f(1，22）－\f(1，n\o\al（2，1)））)，eq\f（1，484。85×10－9)＝1。10×107×eq\b\lc\(\rc\）（\a\vs4\al\co1(\f(1,22）－\f(1，n\o\al(2，2))))，解得n1＝3，n2＝4。一、選擇題（1～7題為單選題，8～10題為多選題)1．關于原子光譜，下列說法中不正確的是（）A．原子光譜是不連續的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．分析物質發光的光譜，可以鑒別物質中含哪些元素答案B解析原子光譜為線狀譜，A正確；各種原子都有自己的特征譜線，故B錯,C對；根據各種原子的特征譜線進行光譜分析可鑒別物質組成．由此知A、C、D說法正確，B說法錯誤．2．巴耳末公式簡潔顯示了氫原子光譜的(）A．分立特征B．連續特征C．既連續又分立D．既不連續又不分立答案A解析巴耳末公式中的n只能取正整數,得到的波長是一些分立的值．3．下列對于巴耳末公式的說法正確的是()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中可見光部分的光的波長C．巴耳末公式確定了氫原子發光中一個線系的波長,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答案C解析巴耳末公式只確定了氫原子發光中一個線系的波長，不能描述氫原子發出的各種光的波長，也不能描述其他原子的發光，A、D錯誤;巴耳末公式是由當時已知的可見光中的部分譜線總結出來的，但它適用于整個巴耳末線系，該線系包括可見光和紫外光，B錯誤，C正確．4．下列關于光譜的說法正確的是(）A．熾熱固體、液體和高壓氣體發出的光形成連續譜B．對月光作光譜分析可以確定月亮的化學組成C．氣體發出的光只能產生線狀譜D．甲物質發出的光通過低溫的乙物質蒸氣可得到甲物質的吸收光譜答案A5．太陽光譜中有許多暗線，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答案C解析太陽光譜中的暗線是由于太陽發出的連續譜通過太陽表面大氣層時某些光被吸收造成的，因此，太陽光譜中的暗線是由于太陽表面大氣層中存在著相應的元素,故C正確，A、B、D均錯誤．6．氫原子光譜的巴耳末系中波長最長的光波的光子能量為E1,其次為E2，則eq\f（E1,E2)為(）A。eq\f(20，27)B。eq\f(27，20)C。eq\f(2,3）D。eq\f（3，2）答案A解析由eq\f(1，λ)＝Req\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f（1，22）－\f（1,n2））)得：當n＝3時，波長最長，eq\f（1，λ1)＝Req\b\lc\（\rc\)（\a\vs4\al\co1（\f（1，22）－\f(1，32))），當n＝4時，波長次之，eq\f（1，λ2）＝Req\b\lc\(\rc\）(\a\vs4\al\co1（\f（1,22）－\f(1，42)))，解得：eq\f（λ1,λ2）＝eq\f（27，20)，由E＝heq\f（c，λ）得:eq\f(E1，E2)＝eq\f（λ2,λ1)＝eq\f（20，27).7．如圖1甲所示的a、b、c、d為四種元素的特征譜線,圖乙是某礦物的線狀譜,通過光譜分析可以確定該礦物中缺少的元素為（)圖1A．a元素 B．b元素C．c元素 D．d元素答案B解析把礦物的線狀譜與幾種元素的特征譜線進行對照,b元素的譜線在該線狀譜中不存在,故選項B正確，與幾個元素的特征譜線不對應的線說明該礦物中還有其他元素．8．關于光譜和光譜分析，下列說法中正確的是（)A．發射光譜包括連續譜和線狀譜B．太陽光譜是連續譜,氫光譜是線狀譜C．只有線狀譜可用作光譜分析D．光譜分析幫助人們發現了許多新元素答案AD解析光譜分為發射光譜和吸收光譜，發射光譜分為連續譜和線狀譜，A正確;太陽光譜是吸收光譜，B錯誤；線狀譜和吸收光譜都可用作光譜分析，C錯誤；光譜分析可以精確分析物質中所含元素，并能幫助人們發現新元素，D正確．9．要得到鈉元素的特征譜線，下列做法正確的是()A．使固體鈉在空氣中燃燒B．將固體鈉高溫加熱成稀薄鈉蒸氣C．使熾熱固體發出的白光通過低溫鈉蒸氣D．使熾熱固體發出的白光通過高溫鈉蒸氣答案BC解析熾熱固體發出的是連續譜，燃燒固體鈉不能得到特征譜線，A錯誤；稀薄氣體發光產生線狀譜，B正確；強烈的白光通過低溫鈉蒸氣時，某些波長的光被吸收產生鈉的吸收光譜，C正確，D錯誤．10．關于經典電磁理論與氫原子光譜之間的關系,下列說法正確的是()A．經典電磁理論很容易解釋原子的穩定性B．根據經典電磁理論,電子繞原子核轉動時，電子會不斷釋放能量，最后被吸附到原子核上C．根據經典電磁理論，原子光譜應該是連續的D．氫原子光譜徹底否定了經典電磁理論答案BC解析根據經典電磁理論：電子繞原子核轉動時，電子會不斷釋放能量，最后被吸