《2018-2019高中物理 第18章 原子結(jié)構(gòu) 18.3 氫原子光譜課件 新人教版選修3-5.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019高中物理 第18章 原子結(jié)構(gòu) 18.3 氫原子光譜課件 新人教版選修3-5.ppt（56頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、3 氫原子光譜,【自主預習】 1.光譜: (1)光譜:用___________可以把各種顏色的光按_____ 展開,獲得光的___________和_____分布的記錄。,光柵或棱鏡,波長,波長(頻率),強度,,(2)分類: 線狀譜:光譜是一條條的_____。 連續(xù)譜:光譜是_________的光帶。 (3)線狀譜與原子:各種原子的發(fā)射光譜都是_______, 不同原子的亮線位置_____,說明原子只發(fā)出幾種_____ _____的光,不同原子的發(fā)光頻率_______,光譜中的亮 線稱為原子的_________。,亮線,連在一起,線狀譜,不同,特定,頻率,不一樣,特征譜線,,(4)應用:由于每

2、種原子都有自己的_________,可以利 用它來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的_________。這種方法稱 為光譜分析,它的優(yōu)點是_______高,樣本中一種元素的 含量達到______時就可以被檢測到。,特征譜線,組成成分,靈敏度,10-10g,,2.氫原子光譜的實驗規(guī)律與經(jīng)典電磁理論的困難: (1)氫原子光譜的實驗規(guī)律: 許多情況下光是由原子內(nèi)部電子的運動產(chǎn)生的,因此 光譜研究是探索_________的一條重要途徑。,原子結(jié)構(gòu),,氫原子光譜的實驗規(guī)律滿足 巴耳末公式: (n=3,4,5) 式中R為_______常量,R=1.10107m-1,n取整數(shù)。 巴耳末公式的意義:以簡潔的形式反映了氫

3、原子的 _____光譜,即輻射波長的_____特征。,里德伯,線狀,分立,,(2)經(jīng)典理論的困難: 經(jīng)典電磁理論無法解釋原子核外的電子高速繞核轉(zhuǎn) 動而又_______電磁波而處于穩(wěn)定狀態(tài)。 經(jīng)典電磁理論無法解釋原子光譜的_____特征。,不輻射,分立,,【預習小測】 1.(多選)關(guān)于光譜,下列說法中正確的是() A.熾熱的液體發(fā)射連續(xù)光譜 B.明線光譜和暗線光譜都可以用來對物質(zhì)進行分析 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(fā)射光譜一定是連續(xù)光譜,,【解析】選A、B。熾熱的固體、液體和高壓氣體的發(fā)射光譜是連續(xù)光譜,故A正確;每種原子只能發(fā)出具有本身特征的某些波長的光,

4、各種原子的吸收光譜中的每一條暗線都跟該種原子的發(fā)射光譜中的一條明線相對應,因此吸收光譜中的暗譜線,也是原子的特征譜線,可以用來光譜分析,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(fā)射光譜有連續(xù)光譜和明線光譜,D錯誤。,,2.關(guān)于線狀譜,下列說法中正確的是() A.每種原子處在不同溫度下發(fā)光的線狀譜不同 B.每種原子處在不同的物質(zhì)中的線狀譜不同 C.每種原子在任何條件下發(fā)光的線狀譜都相同 D.兩種不同的原子發(fā)光的線狀譜可能相同,,【解析】選C。每種原子都有自己的結(jié)構(gòu),只能發(fā)出由內(nèi)部結(jié)構(gòu)決定的自己的特征譜線,不會因溫度、物質(zhì)不同而改變,C正確。,,3.(多選)有關(guān)

5、氫原子光譜的說法正確的是() A.氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)譜 B.氫原子光譜說明氫原子只發(fā)出特定頻率的光 C.氫原子光譜說明氫原子能級是分立的 D.氫原子光譜線的頻率與氫原子能級的能量差無關(guān),,【解析】選B、C。原子的發(fā)射光譜是原子躍遷時形成的,由于原子的能級是分立的,所以氫原子的發(fā)射光譜不是連續(xù)譜,原子發(fā)出的光子的能量正好等于原子躍遷時的能級差,故氫原子只能發(fā)出特定頻率的光,綜上所述,選項A、D錯,B、C對。,主題一光譜 【互動探究】 1.不同物質(zhì)具有不同的光譜形式,那么光譜有哪些種類? 提示:物質(zhì)的光譜按其產(chǎn)生方式不同可分為兩大類: (1)發(fā)射光譜。 連續(xù)譜;線狀譜(原子光譜)。 (2)吸收

6、光譜。,,2.不同種類的光譜是如何產(chǎn)生的? 提示:(1)發(fā)射光譜:物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜。它又分為連續(xù)譜和線狀譜。 連續(xù)譜:這種光譜看起來不是一條條分立的譜線,而是連在一起的光帶,我們把它叫作連續(xù)譜。熾熱的固體、液體和高壓氣體所產(chǎn)生的光譜都是連續(xù)譜。,,線狀譜:由一條條亮線構(gòu)成,它是由游離狀態(tài)的原子發(fā)射的,因此也稱為原子光譜。 (2)吸收光譜:高溫的固體或液體發(fā)出的光(其中含可見光的一切波長的光)通過低溫物質(zhì)時,某些波長的光被該物質(zhì)吸收后所形成的光譜稱為吸收光譜。,,3.什么是光譜分析?用哪種光譜可以進行光譜分析? 提示:由于每種原子都有自己的特征譜線,因此可以根據(jù)光譜來鑒別物質(zhì)和確定它的化學

7、組成,這種方法叫作光譜分析。做光譜分析時,可以利用線狀譜,也可利用吸收光譜。,,4.利用白熾燈的光譜,能否檢測出燈絲的成分? 提示:不能。白熾燈的光譜是連續(xù)譜,不是原子的特征譜線,因而無法檢測出燈絲的成分。,,【探究總結(jié)】 1.各種光譜的產(chǎn)生條件: (1)連續(xù)譜(連續(xù)光譜)產(chǎn)生條件:熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)光形成的。 (2)線狀譜(明線光譜或原子光譜)產(chǎn)生條件:稀薄氣體或金屬的蒸氣發(fā)光形成的。 (3)吸收光譜產(chǎn)生條件:白光通過溫度較低的氣體后,再色散形成的。,,2.光譜分析的應用: (1)線狀譜是由稀薄氣體或金屬蒸氣產(chǎn)生的。線狀譜中每條光譜線對應著一種頻率,不同元素的原子產(chǎn)生的線狀譜不同,

8、因而可以用線狀譜來確定物質(zhì)的成分。,,(2)吸收光譜是由高溫物體發(fā)出的白光通過低溫物質(zhì),某些波長的光被吸收后產(chǎn)生的光譜,是在連續(xù)譜的背景下有若干暗線,而這些暗線與線狀譜的亮線一一對應,因而吸收光譜中的暗線也是該元素原子的特征譜線,因而吸收光譜也可用來確定物質(zhì)的成分。,,【典例示范】 (多選)下列關(guān)于光譜的說法正確的是() A.連續(xù)光譜就是由連續(xù)發(fā)光的物體產(chǎn)生的光譜,線狀譜是線狀光源產(chǎn)生的光譜 B.通過對連續(xù)譜的光譜分析,可鑒定物質(zhì)成分,,C.連續(xù)光譜包括一切波長的光,線狀譜只包括某些特定波長的光 D.通過對線狀譜的明線光譜分析或?qū)ξ展庾V的暗線分析,可鑒定物質(zhì)成分,,【解題指南】解答本題應把握

9、以下三點: (1)弄清連續(xù)譜和線狀譜的產(chǎn)生和概念。 (2)正確區(qū)分連續(xù)譜和線狀譜。 (3)知道哪些譜線可以用來光譜分析。,,【解析】選C、D。連續(xù)譜是指光譜由連續(xù)分布的一切 波長的光(一切單色光)組成的,而不是指光源是連續(xù) 的。連續(xù)譜是由熾熱固體、液體及高壓氣體發(fā)光產(chǎn)生 的,線狀譜是由一些不連續(xù)的亮線組成的,由稀薄氣體 或金屬蒸氣所發(fā)出的光產(chǎn)生的,而不是指光源是線狀光 源,A錯,C對;光譜分析是根據(jù)不同原子都有自己的特征 譜線來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分的方法,連續(xù)譜,,含有一切波長的光,不是原子的特征譜線,不能用來做光譜分析,而線狀譜和吸收光譜都是原子自身的特征譜線,所以可以用來做光譜分析

10、,鑒定物質(zhì)成分,其優(yōu)點是靈敏度很高,在發(fā)現(xiàn)和鑒定元素上有著重大的意義,B錯,D對。,,【探究訓練】 1.(2018嘉興高二檢測)利用光譜分析的方法能夠鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分,關(guān)于光譜分析,下列說法正確的是(),,A.利用高溫物體的連續(xù)譜就可鑒別其組成成分 B.利用物質(zhì)的線狀譜就可鑒別其組成成分 C.高溫物體發(fā)出的光通過物質(zhì)后的光譜上的暗線反映了高溫物體的組成成分 D.同一種物質(zhì)的線狀譜與吸收光譜上的暗線,由于光譜的不同,它們沒有關(guān)系,,【解析】選B。高溫物體的光譜包括了各種頻率的光, 與其組成成分無關(guān),故A錯誤;某種物質(zhì)發(fā)光的線狀譜中 的明線是與某種原子發(fā)出的某頻率的光有關(guān),通過這些 亮

11、線與原子的特征譜線對照,即可確定物質(zhì)的組成成 分,B正確;高溫物體發(fā)出的光通過物質(zhì)后某些頻率的光 被吸收而形成暗線,這些暗線與所經(jīng)物質(zhì)有關(guān),C錯誤;,,某種物質(zhì)發(fā)出某種頻率的光,當光通過這種物質(zhì)時它也會吸收這種頻率的光,因此線狀譜中的亮線與吸收光譜中的暗線相對應。D錯誤。,,2.下列關(guān)于光譜和光譜分析的說法正確的是() A.太陽光產(chǎn)生的光譜是連續(xù)光譜 B.太陽光譜中的暗線說明太陽上缺少與這些暗線相對應的元素 C.我們能通過光譜分析鑒別月球的物質(zhì)成分 D.連續(xù)光譜是不能用來做光譜分析的,,【解析】選D。太陽光譜中的暗線說明太陽大氣層中含有與這些暗線對應的物質(zhì),A、B錯;月球不發(fā)光,它反射的是太陽

12、光,故C錯;光譜分析只能用線狀譜或吸收光譜,D正確。,,主題二氫原子光譜的實驗規(guī)律 與經(jīng)典電磁理論的困難 【互動探究】 1.氫原子光譜的形式是怎樣的?它是如何獲取的? 提示:氫原子光譜是線狀譜,用氫氣放電管和光譜儀可以獲得氫原子光譜。,,2.試分析氫原子光譜的特點。 提示:在氫原子光譜圖中的可見光區(qū)內(nèi),由右向左,相鄰 譜線間的距離越來越小,表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。巴耳末 對放電的氫原子光譜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: (n=3,4,5,),,式中n只能取整數(shù),最大值為6,最小值為3,R稱為里德伯常量,R=1.10107m-1。,,3.盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)很好地解釋了粒

13、子散射實驗,核外的電子繞核高速旋轉(zhuǎn),這個結(jié)構(gòu)和經(jīng)典的電磁理論有什么矛盾?,,提示:核外電子被庫侖力吸引電子以很大速度繞核運動(繞核運動的加速度不為零)電磁場周期性變化向外輻射電磁波(繞核轉(zhuǎn)動的能量以電磁波的形式輻射出去)能量減少電子繞核運行軌道半徑減小電子做螺旋線運動,最后落入原子核中,但是原子是穩(wěn)定的,并沒有原子核外的電子落入原子核內(nèi)。所以,經(jīng)典的電磁理論不能解釋原子核外的電子的運動情況和原子的穩(wěn)定性。,,4.通過對氫原子光譜特點的分析,氫原子光譜是分立的線狀譜,并符合巴耳末公式,這和經(jīng)典的電磁理論又有什么對立之處?經(jīng)典的電磁理論不能解釋哪些地方?,,提示:電子繞核運動時輻射電磁波的頻率應等

14、于電子繞核轉(zhuǎn)動的頻率電子越轉(zhuǎn)能量越小軌道半徑不斷減小運行頻率不斷改變這個變化有連續(xù)性原子輻射電磁波的頻率也要不斷變化大量原子發(fā)光的光譜應該是連續(xù)譜。據(jù)經(jīng)典理論,以上推理都是正確的,但推出的結(jié)果與現(xiàn)實不相符,說明經(jīng)典理論可以很好地應用于宏觀物體,但不能用于解釋原子世界的現(xiàn)象。,,【探究總結(jié)】 1.氫原子光譜:氫原子光譜呈現(xiàn)分立的明線條紋,在可見光區(qū)內(nèi),由右向左,相鄰譜線間的距離越來越小,表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。,,2.氫原子光譜的特點: (1)在可見光區(qū)域內(nèi),4條譜線符合巴耳末公式 n=3,4,5 (2)除了巴耳末系,氫原子光譜在紅外和紫外光區(qū)的其他譜線也都滿足與巴耳末公式類似的關(guān)系式。,,3.

15、經(jīng)典理論的局限性: (1)經(jīng)典理論無法解釋原子的穩(wěn)定性。 (2)經(jīng)典理論無法解釋原子光譜是分立的線狀譜。,,【典例示范】 (多選)關(guān)于經(jīng)典電磁理論與原子的核式結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系,下列說法正確的是() A.經(jīng)典電磁理論很容易解釋原子的穩(wěn)定性 B.根據(jù)經(jīng)典電磁理論,電子繞原子核轉(zhuǎn)動時,電子會不斷釋放能量,最后被吸附到原子核上 C.根據(jù)經(jīng)典電磁理論,原子光譜應該是連續(xù)的 D.原子的核式結(jié)構(gòu)模型徹底否定了經(jīng)典電磁理論,,【解題指南】(1)掌握原子的核式結(jié)構(gòu)中電子的運動規(guī)律。 (2)正確理解經(jīng)典電磁理論與事實不符的事實。,,【解析】選B、C。根據(jù)經(jīng)典電磁理論,電子在繞核做加 速運動的過程中,要向外輻射電磁波

16、,因此能量要減少, 電子的軌道半徑要減小,最終會落到原子核上,因而原 子是不穩(wěn)定的。電子在轉(zhuǎn)動過程中,隨著轉(zhuǎn)動半徑不斷 減小,轉(zhuǎn)動頻率不斷增大,輻射電磁波的頻率不斷變化, 因而大量原子發(fā)光的光譜應該是連續(xù)譜。事實上,原子 是穩(wěn)定的,原子光譜也不是連續(xù)譜,而是線狀譜,故A錯,,,B、C正確。經(jīng)典理論可以很好地應用于宏觀物體,但不能用于解釋原子世界的現(xiàn)象,故D錯。,,【探究訓練】 1.關(guān)于巴耳末公式 的理解,下列說法正確 的是() A.所有氫原子光譜的波長都可由巴耳末公式求出 B.公式中n可取任意值,故氫原子光譜是連續(xù)譜,,C.公式中n只能取不小于3的整數(shù)值,故氫原子光譜是 線狀譜 D.公式不

17、但適用于氫原子光譜的分析,也適用于其他 原子光譜的分析,,【解題指南】解答本題應把握以下三點: (1)弄清巴耳末公式的適用條件。 (2)理解公式中的各物理量的含義。 (3)公式反映了氫原子光譜的分立性。,,【解析】選C。只有氫原子光譜中可見光波長滿足巴耳末公式,氫原子光譜在紅外和紫外光區(qū)的其他譜線不滿足巴耳末公式,滿足的是與巴耳末公式類似的關(guān)系式,A、D錯;在巴耳末公式中的n只能取不小于3的整數(shù),不能連續(xù)取值,波長也只能是分立的值,故氫原子光譜不是連續(xù)譜而是線狀譜,B錯,C對。,,2.下列對氫原子光譜實驗規(guī)律的認識中,正確的是() A.因為氫原子核外只有一個電子,所以氫原子只能產(chǎn)生 一種波長的

18、光 B.氫原子產(chǎn)生的光譜是一系列波長不連續(xù)的譜線 C.氫原子產(chǎn)生的光譜是一系列亮度不連續(xù)的譜線 D.氫原子產(chǎn)生的光的波長大小與氫氣放電管放電強弱 有關(guān),,【解析】選B。氫原子光譜是線狀譜,波長是一系列不連續(xù)的、分立的特征譜線,并不是只含有一種波長的光,也不是亮度不連續(xù)的譜線,B對,A、C錯;氫原子光譜是氫原子的特征譜線,只要是氫原子發(fā)出的光的光譜就相同,與放電管的放電強弱無關(guān),D錯。,,【補償訓練】 巴耳末通過對氫光譜的研究總結(jié)出巴耳末公式 (n=3,4,5,),對此,下列說法正確的是() A.巴耳末依據(jù)核式結(jié)構(gòu)理論總結(jié)出巴耳末公式 B.巴耳末公式反映了氫原子發(fā)光的連續(xù)性 C.巴耳末依據(jù)氫光譜的分析總結(jié)出巴耳末公式 D.巴耳末公式準確反映了氫原子發(fā)光的分立性,其波長 的分立值并不是人為規(guī)定的,,【解析】選C。巴耳末公式是依據(jù)對氫光譜的分析得出的,而不是依據(jù)核式結(jié)構(gòu)總結(jié)出的,A錯、C對;巴耳末公式只確定了氫原子發(fā)光中的一個線系波長,不能描述氫原子發(fā)出的各種光的波長,此公式反映出氫原子發(fā)光是不連續(xù)的,B、D錯。,【課堂小結(jié)】,