第十八章原子結構第3節氫原子光譜

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紅外光譜在寶玉石檢測中的應用寶玉石檢測基本上是采用無損傷方式，隨著寶玉石工藝的不斷革新發展，人工優化改善充填技術日益提高．在寶玉石檢測中任何檢測手段的應用，在某些方面都存在局限性，紅外光譜也不例外．紅外光譜正常的礦物檢測樣品制備，是先將礦物研磨成粉末狀，再滲入白色粉末狀溴化鉀共同研磨，在壓片機上壓制成測試圓形薄片，然而寶玉石飾品不可能研磨制備，因而飾品需有一個以上或更多的拋光平面進行測試，

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也可能需要將飾品重新處理再進行測試，這就是紅外光譜測試的局限性．紅外光譜運用于寶玉石檢測，用其所長，能較快準確測定寶玉石中的(OH)n、H2O、H3O、OH－及高分子材料(硅基聚合物、環氧樹脂、塑料)，確定寶玉石名稱及優化處理內涵．合成寶玉石雖與天然寶玉石在物理化學性質上基本相同，但從某些微細方面也存在差異，這在紅外光譜上有不同反應．

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天然祖母綠與助熔劑合成祖母綠的區別在于天然祖母綠在3400～3800cm

－1有一強吸收峰，助熔劑合成祖母綠在3400～3800cm－1無強吸收峰，這與天然祖母綠中含有一定結晶水(H2O)有關．紅外光譜對檢測聚合物充填類飾品具有一定的優勢，如天然翡翠經酸蝕后聚合物充填處理，在紅外光譜圖上反映出有2827、2928、、2969cm－1

吸收峰存在，是高分子材料充填所致，天然翡翠無2827、2928、2942、2969cm－1吸收峰．

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天然紫晶中無3540cm－1吸收峰，合成紫晶中具有3540cm－1吸收峰．

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1．光譜．(1)用光柵或棱鏡可以把光按波長展開，獲得光的波長成分和強度分布的記錄．這稱作________．有些光譜是一條條的亮線．我們把它們叫作________，這樣的光譜叫作________．有的光譜是連在一起的光帶．我們把它叫作________．(2)各種原子的發射光譜都是________，說明原子只發出幾種特定頻率的光．每種原子都有自己的特征譜線，我們可以用它來鑒別物質和確定物質的________，這種方法稱作________________．

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光譜譜線線狀譜連續譜線狀譜組成成分光譜分析2．氫原子光譜的實驗規律．氫原子光譜的一組譜線(巴耳末系)的波長用一個公式表達：______________式子中n只能取______，n＝________，R為一個常數．3．經典理論的困難．盧瑟福的核式結構很好地解釋了α粒子散射實驗，但與經典理論相矛盾．既無法解釋____________．又無法解釋____________________，這樣必須要引入新觀點．

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整數3,4,5，…原子的穩定性原子光譜的分立特征

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1光譜

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1．光譜．用光柵或棱鏡可以把光波按波長展開，獲得光的波長(頻率)成分和強度分布的記錄，即光譜，用攝譜儀可以得到光譜的照片．物質的光譜按其產生方式不同可分為兩大類：

(1)發射光譜——物體直接發出的光通過分光后產生的光譜．它可分為連續光譜和明線光譜(線狀光譜)．

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①連續光譜——由連續分布的一切波長的光(一切單色光)組成的光譜．熾熱的固體、液體和高壓氣體的發射光譜是連續光譜，如電燈絲發出的光、熾熱的鋼水發出的光都形成連續光譜．②明線光譜——只含有一系列分立的亮線的光譜．它是由游離狀態的原子發射的，因此也叫原子光譜．稀薄氣體或金屬的蒸氣的發射光譜是明線光譜．實驗證明，每種元素的原子都有一定特征的明線光譜．可以使用光譜管觀察稀薄氣體發光時的明線光譜．不同元素的原子產生的明線光譜是不同的，但同種元素原子產生的明線光譜是相同

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的，這意味著，某種物質的原子可從其明線光譜加以鑒別．因此稱某種元素原子的明線光譜的譜線為這種元素原子的特征譜線．

(2)吸收光譜——高溫物體發出的白光通過溫度較低的物質時，某些波長的光被該物質吸收后產生的光譜．這種光譜的特點是在連續光譜的背景上由若干條暗線組成的．例如太陽光譜就是太陽內部發出的強光經溫度較低的太陽大氣層時產生的吸收光譜．實驗表明，各種原子的吸收光譜中的每一條暗線都跟該原子的明線光譜中的一條明線

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相對應．即某種原子發出的光與吸收的光的頻率是特定的，因此吸收光譜中的暗線也是該元素原子的特征譜線．

2．光譜分析．由于每種原子都有自己的特征譜線，因此可以根據光譜來鑒別物質和確定它的化學組成，這種方法叫作光譜分析．做光譜分析時，可以利用明線光譜，也可利用吸收光譜．這種方法的優點是非常靈敏而且迅速．某種元素在

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物質中含量達10－10g，就可以從光譜中發現它的特征譜線并將其檢查出來．光譜分析在科學技術中有廣泛的應用：①檢查物體的純度；②鑒別和發現元素；③天文學上光譜的紅移表明恒星的遠離等．

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2氫原子光譜

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2．經典理論的困難．

(1)經典物理學無法解釋原子的穩定性．按照經典物理學，核外電子在原子核的庫侖引力作用下，以一定的速度繞核轉動，電子做變加速運動，它產生的電磁場就在變化，而變化的電磁場會激發電磁波，即電子不斷把自己繞核轉動的能量以電磁波的形式輻射出去．因此電子繞核轉動使系統不穩定，電子會失去能量，軌道半徑逐漸變小，最后落在原子核上．但是事實不是這樣，原子是個很穩定的系統．

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(2)經典物理學無法解釋原子光譜的分立特征．根據經典電磁理論，電子輻射的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出各種頻率(波長)的光，即原子的光譜應該總是連續的，而實際上我們看到的是分立的線狀譜．

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例1

(雙選)關于原子光譜，下列說法中正確的是(

)A．原子光譜是連續譜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．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．可以通過光譜分析，鑒別物質中含有哪些元素

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分析：原子光譜是線狀譜，是不連續的．原子都是由原子核和電子組成的，但不同原子的光譜都有各自的特征譜線，原子光譜是不相同的．鑒別物質可以利用明線光譜和暗線譜．解析：A.原子光譜是由不連續的亮線組成的，是線狀譜，不是連續譜．故A錯誤；B、C.原子都是由原子核和電子組成的，但不同原子的原子結構不同，而各種原子的原子光譜都有各自的特征譜線，所以不同原子的原子光譜是不相同的．故B錯誤，C正確；

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D．明線光譜和暗線譜特征譜線與原子的結構有關，可以利用明線光譜和暗線譜鑒別物質．故D正確．答案：CD

名師點評：此題考查對原子光譜特征的掌握情況．可以結合鈉、氫