人教版高中物理 18.3 氢原子光谱课件 新人教选修35 (2).ppt

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1、2021/8/9 星期一12021/8/9 星期一22021/8/9 星期一32021/8/9 星期一42021/8/9 星期一52021/8/9 星期一62021/8/9 星期一72021/8/9 星期一8一、光谱的分类和光谱分析一、光谱的分类和光谱分析2021/8/9 星期一91.1.光谱的分类光谱的分类2021/8/9 星期一102.2.线状谱和连续谱的不同之处线状谱和连续谱的不同之处2021/8/9 星期一113.3.太阳光谱：太阳光谱：(1)(1)太阳光谱的特点：在连续谱的背景上出现一些不连续的暗太阳光谱的特点：在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线，是一种吸收光谱线，是一种吸收光谱.

2、(2)(2)对太阳光谱的解释：阳光中含有各种颜色的光，但当阳光对太阳光谱的解释：阳光中含有各种颜色的光，但当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气中含有的元透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气中含有的元素会吸收它自己特征谱线的光，然后再向四面八方发射出去，素会吸收它自己特征谱线的光，然后再向四面八方发射出去，到达地球的这些谱线看起来就暗了，这就形成了连续谱背景到达地球的这些谱线看起来就暗了，这就形成了连续谱背景下的暗线下的暗线.2021/8/9 星期一124.4.光谱分析：光谱分析：(1)(1)优点：灵敏度高，分析物质的最低量达优点：灵敏度高，分析物质的最低量达1010-10-1

3、0 g.g.(2)(2)应用：应用：应用光谱分析发现新元素；应用光谱分析发现新元素；鉴别物体的物质成鉴别物体的物质成分；研究太阳光谱时发现了太阳中存在钠、镁、铜、锌、镍分；研究太阳光谱时发现了太阳中存在钠、镁、铜、锌、镍等金属元素等金属元素.应用光谱分析鉴定食品优劣应用光谱分析鉴定食品优劣.2021/8/9 星期一13 某种原子线状光谱中的亮线与其吸收光谱中的某种原子线状光谱中的亮线与其吸收光谱中的暗线是一一对应的，两者均可用来作光谱分析暗线是一一对应的，两者均可用来作光谱分析.2021/8/9 星期一14【典例【典例1 1】关于太阳光谱】关于太阳光谱,下列说法正确的是下列说法正确的是()()

4、A.A.太阳光谱是吸收光谱太阳光谱是吸收光谱B.B.太阳光谱中的暗线太阳光谱中的暗线,是太阳光经过太阳大气层时某些特定频是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的率的光被吸收后而产生的C.C.根据太阳光谱中的暗线根据太阳光谱中的暗线,可以分析太阳的物质组成可以分析太阳的物质组成D.D.根据太阳光谱中的暗线根据太阳光谱中的暗线,可以分析地球大气层中含有哪些元可以分析地球大气层中含有哪些元素素2021/8/9 星期一15 【解题指导】【解题指导】解答该题的关键是理解太阳光谱的形成机理，解答该题的关键是理解太阳光谱的形成机理，知道太阳光谱是太阳光经过太阳大气后产生的知道太阳光谱是太阳光

5、经过太阳大气后产生的.【标准解答】【标准解答】选选A A、B.B.太阳是高温物体太阳是高温物体,它发出的白光通过温度它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时较低的太阳大气层时,某些特定频率的光会被太阳大气层中的某某些特定频率的光会被太阳大气层中的某些元素吸收些元素吸收,故我们观察到的太阳光谱是吸收光谱故我们观察到的太阳光谱是吸收光谱,因此因此,选项选项A A、B B正确正确.分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，而某种物分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，而某种物质要观测到它的吸收光谱，要求它的温度不能太低，也不能太质要观测到它的吸收光谱，要求它的温度不能太低，也不能太高，否则

6、会直接发光，由于地球大气层的温度很低，太阳光通高，否则会直接发光，由于地球大气层的温度很低，太阳光通过地球大气层时不会被地球大气层中的物质原子吸收，故选项过地球大气层时不会被地球大气层中的物质原子吸收，故选项C C、D D错误错误.2021/8/9 星期一16【规律方法】【规律方法】光谱问题的分析方法光谱问题的分析方法解决光谱和光谱分析的问题，应从分析光谱成因入手，理解解决光谱和光谱分析的问题，应从分析光谱成因入手，理解不同谱线的特征不同谱线的特征.(1)(1)连续谱和线状谱都是物体直接发光产生的光谱连续谱和线状谱都是物体直接发光产生的光谱,同属发射同属发射光谱光谱.连续谱由炽热的固体、液体和

7、高压气体直接发光形成连续谱由炽热的固体、液体和高压气体直接发光形成,光谱为一条光带光谱为一条光带,含有各种频率的光含有各种频率的光.线状谱是由稀薄气体或线状谱是由稀薄气体或金属蒸气产生的金属蒸气产生的.光谱是一些不连续的亮线光谱是一些不连续的亮线,仅含有一些特定仅含有一些特定频率的光频率的光.线状谱中每条光谱线对应着一种频率线状谱中每条光谱线对应着一种频率,不同元素的不同元素的原子产生的线状谱不同原子产生的线状谱不同,因而可以用线状谱来确定物质的成分因而可以用线状谱来确定物质的成分.2021/8/9 星期一17(2)(2)太阳光谱是吸收光谱太阳光谱是吸收光谱.吸收光谱是由高温物体发出的白光吸收

8、光谱是由高温物体发出的白光通过低温物质通过低温物质,某些波长的光被吸收后产生的光谱某些波长的光被吸收后产生的光谱,光谱是在光谱是在连续谱的背景下有若干暗线连续谱的背景下有若干暗线,而这些暗线与线状谱的亮线一一而这些暗线与线状谱的亮线一一对应对应,因而吸收光谱中的暗线也是该元素原子的特征谱线因而吸收光谱中的暗线也是该元素原子的特征谱线.2021/8/9 星期一18二、氢原子光谱的实验规律二、氢原子光谱的实验规律2021/8/9 星期一212.2.氢原子光谱的特点：在氢原子光谱图中的可见光区内，由氢原子光谱的特点：在氢原子光谱图中的可见光区内，由右向左，相邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性

9、右向左，相邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性.巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式，该巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式，该公式称为巴耳末公式：公式称为巴耳末公式：n=3 n=3、4 4、5 5、66(1)(1)公式中公式中n n只能取整数，不能连续取值，波长也只会是分立只能取整数，不能连续取值，波长也只会是分立的值的值.(2)(2)除了巴耳末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线，除了巴耳末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线，也都满足与巴耳末公式类似的关系式也都满足与巴耳末公式类似的关系式.2021/8/9 星期一22 巴耳末系是氢原子在可见光区的一

10、组谱线巴耳末系是氢原子在可见光区的一组谱线,在在红外光区和紫外光区也有类似的谱线系红外光区和紫外光区也有类似的谱线系.2021/8/9 星期一23【典例【典例2 2】巴耳末通过对氢光谱的研究总结出巴耳末公式】巴耳末通过对氢光谱的研究总结出巴耳末公式 (n (n3 3，4 4，5 5，)，对此，下列说法正确的，对此，下列说法正确的是是()()A.A.巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式B.B.巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性C.C.巴耳末依据氢光谱的分析总结出巴耳末公式巴耳末依据氢光谱的分析总结出巴耳末公式D.D.巴耳末

11、公式准确反映了氢原子发光的实际，其波长的分立巴耳末公式准确反映了氢原子发光的实际，其波长的分立值并不是人为规定的值并不是人为规定的2021/8/9 星期一24 【解题指导】【解题指导】解答该题应注意以下几点：解答该题应注意以下几点：(1)(1)巴耳末公式的由来，巴耳末公式的由来，(2)(2)巴耳末公式反映氢原子的发光分立性巴耳末公式反映氢原子的发光分立性.【标准解答】【标准解答】选选C.C.巴耳末公式只确定了氢原子发光中的一个巴耳末公式只确定了氢原子发光中的一个线系波长，不能描述氢原子发出的各种光的波长，也不能描线系波长，不能描述氢原子发出的各种光的波长，也不能描述其他原子发出的光述其他原子发

12、出的光.故故A A、D D错，巴耳末公式是由当时已知的错，巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴耳末线可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴耳末线系，包括可见光和紫外线，故系，包括可见光和紫外线，故B B错错C C对对.2021/8/9 星期一25【规律方法】【规律方法】巴耳末公式的应用方法及注意问题巴耳末公式的应用方法及注意问题(1)(1)巴耳末公式反映氢原子发光的规律特征，不能描述其他原巴耳末公式反映氢原子发光的规律特征，不能描述其他原子子.(2)(2)公式中公式中n n只能取整数，不能连续取值，因此波长也只是分只能取整数，不能连续取值，因此波长也只

13、是分立的值立的值.(3)(3)公式是在对可见光区的四条谱线分析总结出的，在紫外区公式是在对可见光区的四条谱线分析总结出的，在紫外区的谱线也适用的谱线也适用.(4)(4)应用时熟记公式，当应用时熟记公式，当n n取不同值时求出一一对应的波长取不同值时求出一一对应的波长.2021/8/9 星期一26【典例】氢原子光谱在可见光的范围内有两条谱线，其波长【典例】氢原子光谱在可见光的范围内有两条谱线，其波长分别为分别为654.5510654.5510-9-9 m m和和484.8510484.8510-9-9 m m，根据巴耳末公式，根据巴耳末公式，求所对应的求所对应的n.n.2021/8/9 星期一2

14、9【解题指导】【解题指导】根据给出的光谱线对应的波长应用巴耳末公式根据给出的光谱线对应的波长应用巴耳末公式确定出确定出n.n.【标准解答】【标准解答】据巴耳末公式据巴耳末公式 得得 解得解得n n1 1=3,=3,解得解得n n2 2=4.=4.答案：答案：3 3、4 42021/8/9 星期一30一、选择题一、选择题1.1.关于原子光谱关于原子光谱,下列说法正确的是下列说法正确的是()()A.A.原子光谱是不连续的原子光谱是不连续的,是由若干频率的光组成的是由若干频率的光组成的B.B.大量原子发光的光谱是连续的大量原子发光的光谱是连续的,少量原子发光的光谱是不连续少量原子发光的光谱是不连续的

15、的C.C.由于原子都是由原子核和核外电子组成的由于原子都是由原子核和核外电子组成的,所以各种原子的原所以各种原子的原子光谱是相同的子光谱是相同的D.D.由于各种原子结构不同由于各种原子结构不同,所以各种原子的原子光谱也不相同所以各种原子的原子光谱也不相同2021/8/9 星期一31【解析】【解析】选选A A、D.D.原子光谱是线状谱，光谱是一系列不连续的原子光谱是线状谱，光谱是一系列不连续的亮线，每条亮线对应一个频率，原子光谱是由若干频率的光亮线，每条亮线对应一个频率，原子光谱是由若干频率的光组成的，故组成的，故A A对对,B,B错；各种原子都有自己的特征谱线，不同元错；各种原子都有自己的特征

16、谱线，不同元素的原子特征谱线不同，故素的原子特征谱线不同，故C C错，错，D D对对.2021/8/9 星期一322.(20112.(2011湖州高二检测湖州高二检测)关于光谱，下列说法正确的是关于光谱，下列说法正确的是()()A.A.大量原子发出的光谱是连续谱，少量原子发出的光谱是线状大量原子发出的光谱是连续谱，少量原子发出的光谱是线状谱谱B.B.线状谱由不连续的若干波长的光组成线状谱由不连续的若干波长的光组成C.C.作光谱分析时只能用发射光谱，不能用吸收光谱作光谱分析时只能用发射光谱，不能用吸收光谱D.D.作光谱分析时只能用吸收光谱，不能用发射光谱作光谱分析时只能用吸收光谱，不能用发射光谱

17、【解析】【解析】选选B.B.原子发出的光谱是特征光谱，是线状谱，原子发出的光谱是特征光谱，是线状谱，A A错；错；线状谱只包含对应波长的若干光，线状谱只包含对应波长的若干光，B B对；作光谱分析一定要用对；作光谱分析一定要用线状谱，既可以是发射光谱也可以是吸收光谱，线状谱，既可以是发射光谱也可以是吸收光谱，C C、D D错错.2021/8/9 星期一333.3.关于光谱，下列说法正确的是关于光谱，下列说法正确的是()()A.A.一切光源发出的光谱都是连续谱一切光源发出的光谱都是连续谱B.B.一切光源发出的光谱都是线状谱一切光源发出的光谱都是线状谱C.C.稀薄气体发出的光谱是线状谱稀薄气体发出的

18、光谱是线状谱D.D.月亮的光谱是连续谱月亮的光谱是连续谱【解析】【解析】选选C.C.稀薄气体发出的光谱是线状谱，故稀薄气体发出的光谱是线状谱，故A A错错C C对，月对，月亮本身不发光，它反射太阳光，而太阳光是吸收光谱，所以亮本身不发光，它反射太阳光，而太阳光是吸收光谱，所以月亮光是吸收光谱，月亮光是吸收光谱，D D错，高温物体发射的是连续谱，如白炽错，高温物体发射的是连续谱，如白炽灯，故灯，故B B错错.2021/8/9 星期一344.4.下列关于光谱的说法正确的是下列关于光谱的说法正确的是()()A.A.炽热固体、液体和高压气体发出的光谱是连续谱炽热固体、液体和高压气体发出的光谱是连续谱B

19、.B.各种原子的线状谱中的明线和它的吸收谱中的暗线必定一各种原子的线状谱中的明线和它的吸收谱中的暗线必定一一对应一对应C.C.气体发出的光只能产生线状谱气体发出的光只能产生线状谱D.D.甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气可得到甲物质的甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气可得到甲物质的吸收光谱吸收光谱2021/8/9 星期一35【解析】【解析】选选A.A.由于通常看到的吸收光谱中的暗线比线状谱中由于通常看到的吸收光谱中的暗线比线状谱中的明线要少一些，所以的明线要少一些，所以B B不对不对.而气体发光时，若是高压气体而气体发光时，若是高压气体发光形成连续光谱，若是稀薄气体发光形成线状谱，故发光形

20、成连续光谱，若是稀薄气体发光形成线状谱，故C C也不也不对对.甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气后，得到的是乙甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气后，得到的是乙物质的吸收光谱，所以物质的吸收光谱，所以D D错误错误,答案为答案为A.A.2021/8/9 星期一365.5.对于巴耳末公式下列说法正确的是对于巴耳末公式下列说法正确的是()()A.A.所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应B.B.巴耳末公式只确定了氢原子发光的可见光部分的光的波长巴耳末公式只确定了氢原子发光的可见光部分的光的波长C.C.巴耳末公式确定了氢原子发光的一个线系的波长巴耳末公式确

21、定了氢原子发光的一个线系的波长,其中既有其中既有可见光可见光,又有紫外光又有紫外光D.D.巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长2021/8/9 星期一37【解析】【解析】选选C.C.巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系波巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子的发光，的发光，A A、D D错误；巴耳末公式是由当时已知的可见光中的错误；巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴耳末线系，该线系部分谱线总结出来的，但它适用

22、于整个巴耳末线系，该线系包括可见光和紫外光，包括可见光和紫外光，B B错误，错误，C C正确正确.2021/8/9 星期一386.(20116.(2011常州高二检测常州高二检测)利用光谱分析的方法能够鉴别物质和利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析下列说法正确的是确定物质的组成成分，关于光谱分析下列说法正确的是()()A.A.利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分B.B.利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分C.C.高温物体发出的光通过物质后的光谱上的暗线反映了高温物高温物体发出的光通过物质后的光谱

23、上的暗线反映了高温物体的组成成分体的组成成分D.D.同一种物质的线状谱与吸收光谱上的暗线由于光谱的不同，同一种物质的线状谱与吸收光谱上的暗线由于光谱的不同，它们没有关系它们没有关系2021/8/9 星期一39【解析】【解析】选选B.B.由于高温物体的光谱包括了各种频率的光，与由于高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，故其组成成分无关，故A A错误；某种物质发光的线状谱中的明线错误；某种物质发光的线状谱中的明线与某种原子发出的某频率的光有关，通过这些明线与原子的与某种原子发出的某频率的光有关，通过这些明线与原子的特征谱线对照，即可确定物质的组成成分，特征谱线对照，即可确定物质的组成

24、成分，B B正确；高温物体正确；高温物体发出的光通过物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些发出的光通过物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线与所通过的物质有关，暗线与所通过的物质有关，C C错误；某种物质发出某种频率的错误；某种物质发出某种频率的光，当光通过这种物质时它也会吸收这种频率的光，因此线光，当光通过这种物质时它也会吸收这种频率的光，因此线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，D D错误错误.2021/8/9 星期一407.7.氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为()()【解析】【解析】选选A

25、.A.由巴耳末公式由巴耳末公式 n n3 3，4 4，5 5，当当n n时，最小波长时，最小波长 当当n n3 3时，最大波长时，最大波长2021/8/9 星期一418.8.太阳光的光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征太阳光的光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于谱线，产生这些暗线是由于()()A.A.太阳表面大气层中缺少相应的元素太阳表面大气层中缺少相应的元素B.B.太阳内部缺少相应的元素太阳内部缺少相应的元素C.C.太阳表面大气层中存在着相应的元素太阳表面大气层中存在着相应的元素D.D.地球大气层中存在着相应的元素地球大气层中存在着相应的元素2021/8/

26、9 星期一42【解析】【解析】选选C.C.吸收光谱的暗线是连续光谱中某些波长的光被吸收光谱的暗线是连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的物质吸收后产生的.太阳光的吸收光谱，是当太阳内部发出的太阳光的吸收光谱，是当太阳内部发出的强光经较低温度的太阳大气层时，某些波长的光被太阳大气强光经较低温度的太阳大气层时，某些波长的光被太阳大气层含有的元素吸收而产生的，因此正确答案为层含有的元素吸收而产生的，因此正确答案为C.C.2021/8/9 星期一43 【方法技巧】【方法技巧】求解光谱和光谱分析问题的技巧求解光谱和光谱分析问题的技巧解决有关光谱和光谱分析的问题，应从深入理解光谱的成因解决有关光谱和光谱

27、分析的问题，应从深入理解光谱的成因入手，正确理解不同谱线的特点入手，正确理解不同谱线的特点.(1)(1)发射光谱发射光谱物体直接发出的光通过分光镜后产生的光谱物体直接发出的光通过分光镜后产生的光谱.它可分为连续谱和线状谱它可分为连续谱和线状谱.连续谱连续谱由连续分布的一切波长的光由连续分布的一切波长的光(一切单色光一切单色光)组成组成的光谱的光谱.炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱，炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱，如灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光等都形成连续谱如灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光等都形成连续谱.2021/8/9 星期一44线状谱线状谱只含有一些不连续的亮

28、线的光谱只含有一些不连续的亮线的光谱.它是由游离状它是由游离状态的原子发射的，因此也叫原子光谱，稀薄气体或金属的蒸态的原子发射的，因此也叫原子光谱，稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是线状谱气的发射光谱是线状谱.(2)(2)吸收光谱吸收光谱高温物体发出的白光通过温度较低的物质时，高温物体发出的白光通过温度较低的物质时，某些波长的光被该物质吸收后产生的光谱某些波长的光被该物质吸收后产生的光谱.这种光谱的特点是这种光谱的特点是在连续光谱的背景上有若干条暗线在连续光谱的背景上有若干条暗线.例如太阳光谱就是太阳内例如太阳光谱就是太阳内部发出的强光经温度较低的太阳大气层时产生的吸收光谱部发出的强光经温度较低

29、的太阳大气层时产生的吸收光谱.2021/8/9 星期一45二、非选择题二、非选择题9.9.试计算氢原子光谱中巴耳末系的最长波和最短波的波长各试计算氢原子光谱中巴耳末系的最长波和最短波的波长各是多少？是多少？2021/8/9 星期一46【解析】【解析】根据巴耳末公式根据巴耳末公式：当当n=3n=3时波长最长，其值为时波长最长，其值为当当n=n=时，波长最短，其值为时，波长最短，其值为答案：答案：6.55106.5510-7-7 m 3.6410 m 3.6410-7-7 m m2021/8/9 星期一4710.10.氢原子光谱除了巴耳末系外，还有赖曼系、帕邢系等，其氢原子光谱除了巴耳末系外，还有

30、赖曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为中帕邢系的公式为 n n4 4，5 5，6,6,，R R1.101.10 10 107 7 m m-1-1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求：若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求：(1)n(1)n7 7时，对应的波长；时，对应的波长；(2)(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多大？帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多大？n=7n=7时，传播时，传播频率为多大？频率为多大？2021/8/9 星期一48【解析】【解析】(1)(1)由帕邢系公式由帕邢系公式 ，当当n=7n=7时，得时，得=1.0010=1.0010-6-6 m.m.(2)(2)由帕邢系形成的谱线在红外区域，而红外线属于电磁波，由帕邢系形成的谱线在红外区域，而红外线属于电磁波，在真空中以光速传播，故波速为光速在真空中以光速传播，故波速为光速c c3103108 8 m/s,m/s,由由v vff，得得答案：答案：(1)1.0010(1)1.0010-6-6 m (2)310 m (2)3108 8 m/s m/s3103101414 Hz Hz2021/8/9 星期一49Thank you!Thank you!2021/8/9 星期一502021/8/9 星期一51