2019-2020學(xué)年高中物理 第十八章 原子結(jié)構(gòu) 3 氫原子光譜課件 新人教版選修3-5.ppt

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3氫原子光譜 一 光譜1 定義用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長(zhǎng)展開(kāi) 獲得光的波長(zhǎng) 頻率 和強(qiáng)度分布的記錄 即光譜 2 分類(lèi) 1 線狀譜 由一條條的亮線組成的光譜 2 連續(xù)譜 由連在一起的光帶組成的光譜 3 特征譜線各種原子的發(fā)射光譜都是線狀譜 且不同原子的亮線位置不同 故這些亮線稱為原子的特征譜線 4 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(lái)鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分 這種方法稱為光譜分析 它的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高 樣本中一種元素的含量達(dá)到10 10g時(shí)就可以被檢測(cè)到 二 氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1 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原子結(jié)構(gòu)的一條重要途徑 3 巴耳末公式的意義 以簡(jiǎn)潔的形式反映了氫原子的線狀光譜 即輻射波長(zhǎng)的分立特征 三 經(jīng)典理論的困難1 核式結(jié)構(gòu)模型的成就 正確地指出了原子核的存在 很好地解釋了 粒子散射實(shí)驗(yàn) 2 經(jīng)典理論的困難 經(jīng)典物理學(xué)既無(wú)法解釋原子的穩(wěn)定性 又無(wú)法解釋原子光譜的分立特征 自我檢測(cè)1 思考辨析 1 火焰上燃燒的鈉鹽汽化后的鈉蒸氣或霓虹燈產(chǎn)生的光譜都是吸收光譜 解析 鈉蒸氣或霓虹燈產(chǎn)生的光譜都是線狀譜 答案 2 氫原子光譜跟氧原子光譜是不同的 解析 不同的原子發(fā)出的譜線不同 每一種原子都有自己的特征譜線 答案 3 帕邢系譜線對(duì)應(yīng)的光波在真空中的波速小于光速 解析 帕邢系形成的譜線在紅外區(qū)域 而紅外線屬于電磁波 在真空中以光速傳播 答案 4 各種原子的發(fā)射光譜都是線狀譜 并且只能發(fā)出幾個(gè)特定的頻率 解析 各種原子只能發(fā)出幾個(gè)特定頻率的光 不同原子的亮線位置不同 說(shuō)明不同原子的發(fā)光頻率是不同的 光譜中的亮線成為原子的特征譜線 答案 5 光是由原子核內(nèi)部的電子運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的 光譜研究是探索原子核內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一條重要途徑 解析 許多情況下光是由原子內(nèi)部電子 即原子核外電子 的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的 原子核內(nèi)部沒(méi)有電子 因此光譜的研究是探索原子結(jié)構(gòu)的一條重要途徑 答案 2 探究討論 根據(jù)經(jīng)典的電磁理論 原子的光譜是怎樣的 而實(shí)際看到的原子的光譜是怎樣的 答案 根據(jù)經(jīng)典電磁理論 原子可以輻射各種頻率的光 即原子光譜應(yīng)該是連續(xù)的 而實(shí)際上看到的原子的光譜總是分立的線狀譜 探究一 探究二 光譜問(wèn)題探究早在17世紀(jì)時(shí) 牛頓就發(fā)現(xiàn)了太陽(yáng)光通過(guò)三棱鏡后的色散現(xiàn)象 并把實(shí)驗(yàn)中得到的彩色光帶叫做光譜 1814年 德國(guó)物理學(xué)家夫瑯禾費(fèi)對(duì)太陽(yáng)光譜進(jìn)行了細(xì)心的檢驗(yàn) 并自己編繪了太陽(yáng)光譜圖 這個(gè)光譜圖內(nèi)有多條黑線 夫瑯禾費(fèi)對(duì)其中8條重要的黑線做了標(biāo)識(shí) 這些黑線后來(lái)就成為比較不同玻璃材料折射率的標(biāo)準(zhǔn) 并為光譜精確測(cè)量提供了基礎(chǔ) 此后 許多科學(xué)家對(duì)光譜進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究 認(rèn)識(shí)到光譜與物質(zhì)的化學(xué)成分有關(guān) 從而促進(jìn)了光譜分析技術(shù)的應(yīng)用 請(qǐng)你上網(wǎng)查詢結(jié)合對(duì)光譜的認(rèn)識(shí) 談一談在日常生活中光譜有哪些應(yīng)用 探究一 探究二 要點(diǎn)提示 光譜分析可以檢測(cè)半導(dǎo)體材料硅和鍺是不是達(dá)到高純度要求 光譜分析可以幫助人們發(fā)現(xiàn)新元素 光譜分析可以研究天體的成分 光譜分析可以鑒定食品的優(yōu)劣 光譜分析可以鑒定文物等 探究一 探究二 知識(shí)歸納1 光譜的分類(lèi)和比較 探究一 探究二 2 太陽(yáng)光譜 1 太陽(yáng)光譜的特點(diǎn) 在連續(xù)譜的背景上出現(xiàn)一些不連續(xù)的暗線 是一種吸收光譜 2 產(chǎn)生原因 當(dāng)陽(yáng)光透過(guò)太陽(yáng)的高層大氣射向地球時(shí) 太陽(yáng)高層大氣中含有的元素會(huì)吸收它自己特征譜線的光 這就形成了連續(xù)譜背景下的暗線 探究一 探究二 3 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(lái)鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分 這種方法稱為光譜分析 1 優(yōu)點(diǎn) 靈敏度高 樣本中一種元素的含量達(dá)到10 10g時(shí)就可以被檢測(cè)到 2 應(yīng)用 a 發(fā)現(xiàn)新元素 b 鑒別物體的物質(zhì)成分 3 用于光譜分析的光譜 線狀譜和吸收光譜 連續(xù)譜不能用于光譜分析 光譜分析只能用特征譜線來(lái)分析 探究一 探究二 典例剖析 例題1 多選 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(chǎn)生的光譜都是線狀譜C 進(jìn)行光譜分析時(shí) 可以用線狀譜 不能用連續(xù)光譜D 我們能通過(guò)光譜分析鑒別月球的物質(zhì)成分 思考問(wèn)題 光譜分析用的是什么譜線 提示 是線狀譜或吸收光譜這一類(lèi)的特征譜線 探究一 探究二 解析 太陽(yáng)光譜中的暗線是太陽(yáng)發(fā)出的連續(xù)譜經(jīng)過(guò)太陽(yáng)大氣層時(shí)產(chǎn)生的吸收光譜 正是太陽(yáng)發(fā)出的光譜被太陽(yáng)大氣層中存在的對(duì)應(yīng)元素吸收所致 白熾燈發(fā)出的是連續(xù)譜 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 月球本身不會(huì)發(fā)光 靠反射太陽(yáng)光才能使我們看到它 所以不能通過(guò)光譜分析鑒別月球的物質(zhì)成分 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 光譜分析只能是線狀譜和吸收光譜 連續(xù)譜是不能用來(lái)進(jìn)行光譜分析的 所以選項(xiàng)C正確 煤氣燈火焰中燃燒的鈉蒸氣或霓虹燈產(chǎn)生的光譜都是線狀譜 選項(xiàng)B正確 答案 BC特別提醒某種原子線狀光譜中的亮線與其吸收光譜中的暗線是一一對(duì)應(yīng)的 兩者均可用作光譜分析 探究一 探究二 變式訓(xùn)練1 多選 關(guān)于太陽(yáng)光譜 下列說(shuō)法正確的是 A 太陽(yáng)光譜是吸收光譜B 太陽(yáng)光譜中的暗線 是太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)太陽(yáng)大氣層時(shí)某些特定頻率的光被吸收后而產(chǎn)生的C 根據(jù)太陽(yáng)光譜中的暗線 可以分析太陽(yáng)的物質(zhì)組成D 根據(jù)太陽(yáng)光譜中的暗線 可以分析地球大氣層中含有哪些元素解析 太陽(yáng)是一個(gè)高溫物體 它發(fā)出的白光通過(guò)溫度較低的太陽(yáng)大氣層時(shí) 會(huì)被太陽(yáng)大氣層中的某些元素的原子吸收 從而使我們觀察到的太陽(yáng)光譜是吸收光譜 所以分析太陽(yáng)光譜可知太陽(yáng)大氣層的物質(zhì)組成 答案 AB 探究一 探究二 氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律問(wèn)題探究氫原子是自然界中最簡(jiǎn)單的原子 對(duì)它的光譜線的研究獲得的原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息 對(duì)于研究更復(fù)雜的原子的結(jié)構(gòu)有指導(dǎo)意義 從氫氣放電管可以獲得氫原子光譜 如圖所示 氫原子的光譜為線狀譜 試分析氫原子光譜的分布特點(diǎn) 要點(diǎn)提示 在氫原子光譜圖中的可見(jiàn)光區(qū)內(nèi) 由右向左 相鄰譜線間的距離越來(lái)越小 表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性 探究一 探究二 知識(shí)歸納1 巴耳末公式 2 巴耳末公式說(shuō)明氫原子光譜的波長(zhǎng)只能取分立值 不能取連續(xù)值 巴耳末公式以簡(jiǎn)潔的形式反映了氫原子的線狀光譜 即輻射波長(zhǎng)的分立特征 2 其他公式 探究一 探究二 巴耳末公式僅反映了氫原子的線狀光譜 不能描述其他原子 探究一 探究二 典例剖析 例題2 多選 巴耳末通過(guò)對(duì)氫原子光譜的研究總結(jié)出巴耳末公式 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)氫原子光譜的分析總結(jié)出巴耳末公式D 巴耳末公式反映了氫原子發(fā)光的分立性 其波長(zhǎng)的分立值并不是人為規(guī)定的 思考問(wèn)題 巴耳末公式是怎樣總結(jié)出來(lái)的 提示 巴耳末公式是利用在可見(jiàn)光區(qū)的14條譜線總結(jié)出的氫原子譜線規(guī)律 探究一 探究二 解析 巴耳末公式是根據(jù)氫原子光譜總結(jié)出來(lái)的 氫原子光譜的不連續(xù)性反映了氫原子發(fā)光的分立性 即輻射波長(zhǎng)的分立特征 選項(xiàng)C D正確 答案 CD 探究一 探究二 變式訓(xùn)練2氫原子光譜巴耳末系最小波長(zhǎng)與最大波長(zhǎng)之比為 1 2 3 4 1 對(duì)原子光譜 下列說(shuō)法正確的是 A 原子光譜是連續(xù)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 各種原子的原子結(jié)構(gòu)不同 但各種原子的原子光譜可能是相同的D 分析物質(zhì)發(fā)光的光譜 可以鑒別物質(zhì)中含哪些元素解析 原子光譜為線狀譜 A錯(cuò)誤 各種原子都有自己的特征譜線 故B C均錯(cuò)誤 據(jù)各種原子的特征譜線進(jìn)行光譜分析可鑒別物質(zhì)組成 D正確 答案 D 2 3 4 2 多選 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(fā)出的白光通過(guò)低溫鈉蒸氣D 使熾熱固體發(fā)出的白光通過(guò)高溫鈉蒸氣解析 熾熱固體發(fā)出的是連續(xù)譜 燃燒固體鈉不能得到特征譜線 A錯(cuò)誤 稀薄氣體發(fā)光產(chǎn)生線狀譜 B正確 強(qiáng)烈的白光通過(guò)低溫鈉蒸氣時(shí) 某些波長(zhǎng)的光被吸收產(chǎn)生鈉的吸收光譜 C正確 D錯(cuò)誤 答案 BC 1 2 3 4 3 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 巴耳末公式中的n可以連續(xù)取值C 巴耳末系是氫原子光譜中的不可見(jiàn)光部分D 氫原子光譜是線狀譜的一個(gè)例證答案 D 1 2 3 4 4 氫原子光譜除了巴耳末系外 還有萊曼系 帕邢系等 其中帕邢系 氫原子光譜在紅外線區(qū)域 試求n 6時(shí) 對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為多大 當(dāng)n 6時(shí) 得 1 09 10 6m 答案 1 09 10 6m