《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(huì)員分享，可在線(xiàn)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(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、3 氫原子光譜,【自主預(yù)習(xí)】 1.光譜: (1)光譜:用___________可以把各種顏色的光按_____ 展開(kāi),獲得光的___________和_____分布的記錄。,光柵或棱鏡,波長(zhǎng),波長(zhǎng)(頻率),強(qiáng)度,,(2)分類(lèi): 線(xiàn)狀譜:光譜是一條條的_____。 連續(xù)譜:光譜是_________的光帶。 (3)線(xiàn)狀譜與原子:各種原子的發(fā)射光譜都是_______, 不同原子的亮線(xiàn)位置_____,說(shuō)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(xiàn)稱(chēng)為原子的_________。,亮線(xiàn),連在一起,線(xiàn)狀譜,不同,特定,頻率,不一樣,特征譜線(xiàn),,(4)應(yīng)用:由于每

2、種原子都有自己的_________,可以利 用它來(lái)鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的_________。這種方法稱(chēng) 為光譜分析,它的優(yōu)點(diǎn)是_______高,樣本中一種元素的 含量達(dá)到______時(shí)就可以被檢測(cè)到。,特征譜線(xiàn),組成成分,靈敏度,10-10g,,2.氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律與經(jīng)典電磁理論的困難: (1)氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律: 許多情況下光是由原子內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)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(shí)驗(yàn)規(guī)律滿(mǎn)足 巴耳末公式: (n=3,4,5) 式中R為_(kāi)______常量,R=1.10107m-1,n取整數(shù)。 巴耳末公式的意義:以簡(jiǎn)潔的形式反映了氫

3、原子的 _____光譜,即輻射波長(zhǎng)的_____特征。,里德伯,線(xiàn)狀,分立,,(2)經(jīng)典理論的困難: 經(jīng)典電磁理論無(wú)法解釋原子核外的電子高速繞核轉(zhuǎn) 動(dòng)而又_______電磁波而處于穩(wěn)定狀態(tài)。 經(jīng)典電磁理論無(wú)法解釋原子光譜的_____特征。,不輻射,分立,,【預(yù)習(xí)小測(cè)】 1.(多選)關(guān)于光譜,下列說(shuō)法中正確的是() A.熾熱的液體發(fā)射連續(xù)光譜 B.明線(xiàn)光譜和暗線(xiàn)光譜都可以用來(lái)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分析 C.太陽(yáng)光譜中的暗線(xiàn),說(shuō)明太陽(yáng)中缺少與這些暗線(xiàn)相對(duì)應(yīng)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(zhǎng)的光,

4、各種原子的吸收光譜中的每一條暗線(xiàn)都跟該種原子的發(fā)射光譜中的一條明線(xiàn)相對(duì)應(yīng),因此吸收光譜中的暗譜線(xiàn),也是原子的特征譜線(xiàn),可以用來(lái)光譜分析,B正確;太陽(yáng)光譜中的暗線(xiàn),說(shuō)明太陽(yáng)大氣中含有與這些暗線(xiàn)相對(duì)應(yīng)的元素,C錯(cuò)誤;發(fā)射光譜有連續(xù)光譜和明線(xiàn)光譜,D錯(cuò)誤。,,2.關(guān)于線(xiàn)狀譜,下列說(shuō)法中正確的是() A.每種原子處在不同溫度下發(fā)光的線(xiàn)狀譜不同 B.每種原子處在不同的物質(zhì)中的線(xiàn)狀譜不同 C.每種原子在任何條件下發(fā)光的線(xiàn)狀譜都相同 D.兩種不同的原子發(fā)光的線(xiàn)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(xiàn),不會(huì)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(shuō)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(shuō)明氫原子只發(fā)出特定頻率的光 C.氫原子光譜說(shuō)明氫原子能級(jí)是分立的 D.氫原子光譜線(xiàn)的頻率與氫原子能級(jí)的能量差無(wú)關(guān),,【解析】選B、C。原子的發(fā)射光譜是原子躍遷時(shí)形成的,由于原子的能級(jí)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(shí)的能級(jí)差,故氫原子只能發(fā)出特定頻率的光,綜上所述,選項(xiàng)A、D錯(cuò),B、C對(duì)。,主題一光譜 【互動(dòng)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(lèi)? 提示:物質(zhì)的光譜按其產(chǎn)生方式不同可分為兩大類(lèi): (1)發(fā)射光譜。 連續(xù)譜;線(xiàn)狀譜(原子光譜)。 (2)吸收

6、光譜。,,2.不同種類(lèi)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(xiàn)狀譜。 連續(xù)譜:這種光譜看起來(lái)不是一條條分立的譜線(xiàn),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(xiàn)狀譜:由一條條亮線(xiàn)構(gòu)成,它是由游離狀態(tài)的原子發(fā)射的,因此也稱(chēng)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(jiàn)光的一切波長(zhǎng)的光)通過(guò)低溫物質(zhì)時(shí),某些波長(zhǎng)的光被該物質(zhì)吸收后所形成的光譜稱(chēng)為吸收光譜。,,3.什么是光譜分析?用哪種光譜可以進(jìn)行光譜分析? 提示:由于每種原子都有自己的特征譜線(xiàn),因此可以根據(jù)光譜來(lái)鑒別物質(zhì)和確定它的化學(xué)

7、組成,這種方法叫作光譜分析。做光譜分析時(shí),可以利用線(xiàn)狀譜,也可利用吸收光譜。,,4.利用白熾燈的光譜,能否檢測(cè)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(xiàn),因而無(wú)法檢測(cè)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(xiàn)狀譜(明線(xiàn)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(guò)溫度較低的氣體后,再色散形成的。,,2.光譜分析的應(yīng)用: (1)線(xiàn)狀譜是由稀薄氣體或金屬蒸氣產(chǎn)生的。線(xiàn)狀譜中每條光譜線(xiàn)對(duì)應(yīng)著一種頻率,不同元素的原子產(chǎn)生的線(xiàn)狀譜不同,

8、因而可以用線(xiàn)狀譜來(lái)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(guò)低溫物質(zhì),某些波長(zhǎng)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(xiàn),而這些暗線(xiàn)與線(xiàn)狀譜的亮線(xiàn)一一對(duì)應(yīng),因而吸收光譜中的暗線(xiàn)也是該元素原子的特征譜線(xiàn),因而吸收光譜也可用來(lái)確定物質(zhì)的成分。,,【典例示范】 (多選)下列關(guān)于光譜的說(shuō)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(xiàn)狀譜是線(xiàn)狀光源產(chǎn)生的光譜 B.通過(guò)對(duì)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(zhǎng)的光,線(xiàn)狀譜只包括某些特定波長(zhǎng)的光 D.通過(guò)對(duì)線(xiàn)狀譜的明線(xiàn)光譜分析或?qū)ξ展庾V的暗線(xiàn)分析,可鑒定物質(zhì)成分,,【解題指南】解答本題應(yīng)把握

9、以下三點(diǎn): (1)弄清連續(xù)譜和線(xiàn)狀譜的產(chǎn)生和概念。 (2)正確區(qū)分連續(xù)譜和線(xiàn)狀譜。 (3)知道哪些譜線(xiàn)可以用來(lái)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(zhǎng)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(xiàn)狀譜是由一些不連續(xù)的亮線(xiàn)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(xiàn)狀光 源,A錯(cuò),C對(duì);光譜分析是根據(jù)不同原子都有自己的特征 譜線(xiàn)來(lái)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(zhǎng)的光,不是原子的特征譜線(xiàn),不能用來(lái)做光譜分析,而線(xiàn)狀譜和吸收光譜都是原子自身的特征譜線(xiàn),所以可以用來(lái)做光譜分析

10、,鑒定物質(zhì)成分,其優(yōu)點(diǎn)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(cuò),D對(duì)。,,【探究訓(xùn)練】 1.(2018嘉興高二檢測(cè))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(shuō)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(xiàn)狀譜就可鑒別其組成成分 C.高溫物體發(fā)出的光通過(guò)物質(zhì)后的光譜上的暗線(xiàn)反映了高溫物體的組成成分 D.同一種物質(zhì)的線(xiàn)狀譜與吸收光譜上的暗線(xiàn),由于光譜的不同,它們沒(méi)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(wú)關(guān),故A錯(cuò)誤;某種物質(zhì)發(fā)光的線(xiàn)狀譜中 的明線(xiàn)是與某種原子發(fā)出的某頻率的光有關(guān),通過(guò)這些 亮

11、線(xiàn)與原子的特征譜線(xiàn)對(duì)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(guò)物質(zhì)后某些頻率的光 被吸收而形成暗線(xiàn),這些暗線(xiàn)與所經(jīng)物質(zhì)有關(guān),C錯(cuò)誤;,,某種物質(zhì)發(fā)出某種頻率的光,當(dāng)光通過(guò)這種物質(zhì)時(shí)它也會(huì)吸收這種頻率的光,因此線(xiàn)狀譜中的亮線(xiàn)與吸收光譜中的暗線(xiàn)相對(duì)應(yīng)。D錯(cuò)誤。,,2.下列關(guān)于光譜和光譜分析的說(shuō)法正確的是() A.太陽(yáng)光產(chǎn)生的光譜是連續(xù)光譜 B.太陽(yáng)光譜中的暗線(xiàn)說(shuō)明太陽(yáng)上缺少與這些暗線(xiàn)相對(duì)應(yīng)的元素 C.我們能通過(guò)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(lái)做光譜分析的,,【解析】選D。太陽(yáng)光譜中的暗線(xiàn)說(shuō)明太陽(yáng)大氣層中含有與這些暗線(xiàn)對(duì)應(yīng)的物質(zhì),A、B錯(cuò);月球不發(fā)光,它反射的是太陽(yáng)

12、光,故C錯(cuò);光譜分析只能用線(xiàn)狀譜或吸收光譜,D正確。,,主題二氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 與經(jīng)典電磁理論的困難 【互動(dòng)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(xiàn)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(diǎn)。 提示:在氫原子光譜圖中的可見(jiàn)光區(qū)內(nèi),由右向左,相鄰 譜線(xiàn)間的距離越來(lái)越小,表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。巴耳末 對(duì)放電的氫原子光譜的譜線(xiàn)進(jìn)行研究得到了下面的公 式,該公式稱(chēng)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(chēng)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(shí)驗(yàn),核外的電子繞核高速旋轉(zhuǎn),這個(gè)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(kù)侖力吸引電子以很大速度繞核運(yùn)動(dòng)(繞核運(yùn)動(dòng)的加速度不為零)電磁場(chǎng)周期性變化向外輻射電磁波(繞核轉(zhuǎn)動(dòng)的能量以電磁波的形式輻射出去)能量減少電子繞核運(yùn)行軌道半徑減小電子做螺旋線(xiàn)運(yùn)動(dòng),最后落入原子核中,但是原子是穩(wěn)定的,并沒(méi)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(yùn)動(dòng)情況和原子的穩(wěn)定性。,,4.通過(guò)對(duì)氫原子光譜特點(diǎn)的分析,氫原子光譜是分立的線(xiàn)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(duì)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(yùn)動(dòng)時(shí)輻射電磁波的頻率應(yīng)等

14、于電子繞核轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率電子越轉(zhuǎn)能量越小軌道半徑不斷減小運(yùn)行頻率不斷改變這個(gè)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(yīng)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(shí)不相符,說(shuō)明經(jīng)典理論可以很好地應(yīng)用于宏觀(guān)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(xiàn)條紋,在可見(jiàn)光區(qū)內(nèi),由右向左,相鄰譜線(xiàn)間的距離越來(lái)越小,表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。,,2.氫原子光譜的特點(diǎn): (1)在可見(jiàn)光區(qū)域內(nèi),4條譜線(xiàn)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(xiàn)也都滿(mǎn)足與巴耳末公式類(lèi)似的關(guān)系式。,,3.

15、經(jīng)典理論的局限性: (1)經(jīng)典理論無(wú)法解釋原子的穩(wěn)定性。 (2)經(jīng)典理論無(wú)法解釋原子光譜是分立的線(xiàn)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(shuō)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(dòng)時(shí),電子會(huì)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(yīng)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(yùn)動(dòng)規(guī)律。 (2)正確理解經(jīng)典電磁理論與事實(shí)不符的事實(shí)。,,【解析】選B、C。根據(jù)經(jīng)典電磁理論,電子在繞核做加 速運(yùn)動(dòng)的過(guò)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(huì)落到原子核上,因而原 子是不穩(wěn)定的。電子在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中,隨著轉(zhuǎn)動(dòng)半徑不斷 減小,轉(zhuǎn)動(dòng)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(yīng)該是連續(xù)譜。事實(shí)上,原子 是穩(wěn)定的,原子光譜也不是連續(xù)譜,而是線(xiàn)狀譜,故A錯(cuò),,,B、C正確。經(jīng)典理論可以很好地應(yīng)用于宏觀(guān)物體,但不能用于解釋原子世界的現(xiàn)象,故D錯(cuò)。,,【探究訓(xùn)練】 1.關(guān)于巴耳末公式 的理解,下列說(shuō)法正確 的是() A.所有氫原子光譜的波長(zhǎng)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(xiàn)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(yīng)把握以下三點(diǎn): (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(jiàn)光波長(zhǎng)滿(mǎn)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(xiàn)不滿(mǎn)足巴耳末公式,滿(mǎn)足的是與巴耳末公式類(lèi)似的關(guān)系式,A、D錯(cuò);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(zhǎng)也只能是分立的值,故氫原子光譜不是連續(xù)譜而是線(xiàn)狀譜,B錯(cuò),C對(duì)。,,2.下列對(duì)氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律的認(rèn)識(shí)中,正確的是() A.因?yàn)闅湓雍送庵挥幸粋€(gè)電子,所以氫原子只能產(chǎn)生 一種波長(zhǎng)的

18、光 B.氫原子產(chǎn)生的光譜是一系列波長(zhǎng)不連續(xù)的譜線(xiàn) C.氫原子產(chǎn)生的光譜是一系列亮度不連續(xù)的譜線(xiàn) D.氫原子產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)大小與氫氣放電管放電強(qiáng)弱 有關(guān),,【解析】選B。氫原子光譜是線(xiàn)狀譜,波長(zhǎng)是一系列不連續(xù)的、分立的特征譜線(xiàn),并不是只含有一種波長(zhǎng)的光,也不是亮度不連續(xù)的譜線(xiàn),B對(duì),A、C錯(cuò);氫原子光譜是氫原子的特征譜線(xiàn),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(qiáng)弱無(wú)關(guān),D錯(cuò)。,,【補(bǔ)償訓(xùn)練】 巴耳末通過(guò)對(duì)氫光譜的研究總結(jié)出巴耳末公式 (n=3,4,5,),對(duì)此,下列說(shuō)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(zhǔn)確反映了氫原子發(fā)光的分立性,其波長(zhǎng) 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(duì)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(cuò)、C對(duì);巴耳末公式只確定了氫原子發(fā)光中的一個(gè)線(xiàn)系波長(zhǎng),不能描述氫原子發(fā)出的各種光的波長(zhǎng),此公式反映出氫原子發(fā)光是不連續(xù)的,B、D錯(cuò)。,【課堂小結(jié)】,