【教案】粤教版高中物理选修（3-5）第三章《氢原子光谱》学案.docVIP

学案3　氢原子光谱 [学习目标定位] 1.了解氢原子光谱的特点.2.知道巴耳末公式及里德伯常量.3.了解原子光谱及光谱分析的应用． 1．三棱镜的分光原理 图1 如图1所示，白光通过三棱镜后，由于棱镜对不同色光的折射率不同，从而使白光分解成单色光，形成从红到紫依次按顺序排列的彩色光带，这种复色光分解为单色光的现象叫光的色散． 2．各种色光按波长由大到小的排列顺序是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，频率和波长的关系是c＝λf. 3．氢原子光谱 (1)氢光谱的获得：在充有稀薄氢气的放电管两极间加上2 kV～3 kV的高压，使氢气放电，氢原子在电场的激发下发光，再通过分光镜观察氢原子的光谱． (2)光谱的特点 ①氢原子光谱在可见光区内有四条谱线，这些谱线是几条分立的亮线． ②氢原子受激发只能发出几种特定频率的光． 4．氢原子光谱的实验规律 (1)氢原子在可见光区的四条谱线的波长可用一个简单的公式——巴耳末公式表示：＝R(－)，n＝3,4,5,6…，式中的常数R称为里德伯常量． (2)广义巴耳末公式：＝R(－)，式中m和n均为正整数，且n＞m. 5．原子光谱 (1)每种原子的气体通电后都可以发光并产生固定不变的光谱，称为原子光谱． (2)每种原子都有自己特定的原子光谱，不同的原子，其原子光谱均不相同．因而，原子光谱被称为原子的“指纹”．我们可以通过对光谱的分析鉴别不同的原子，确定物体的化学组成并发现新元素． 一、氢原子光谱的实验规律 1．巴耳末公式：＝R(－)，n＝3,4,5…式中R叫做里德伯常量，实验值为R＝1.097×107 m－1. (1)公式特点：第一项都是； (2)巴耳末公式说明氢原子光谱的波长只能取分立值，不能取连续值．巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征． 2．其他公式 氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线满足与巴耳末公式类似的关系式．如莱曼系在紫外光区，公式为＝R，其中n＝2,3,4，… 二、原子光谱和光谱分析 1．光谱分类 物质的光谱按其产生方式不同可分为两大类： (1)发射光谱——物体直接发出的光通过分光后产生的光谱．它分为连续谱和明线光谱(线状谱)． ①连续谱——由连续分布的一切波长的光组成的光谱．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都形成连续谱． ②线状谱——只含有一些不连续的亮线的光谱．各种原子的发射光谱(由稀薄气体发出)都是线状谱．每种原子都有自己的特征谱线，不同元素线状谱不同． (2)吸收光谱——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．这种光谱的特点是在连续谱的背景上有若干条暗线．这些暗线与特征谱线相对应． 2．光谱分析 (1)由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别不同的原子和确定物质的化学组成，这种方法叫做光谱分析． (2)可用于光谱分析的光谱：明线光谱和吸收光谱． 3．太阳光谱的特点 (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线，是一种吸收光谱． (2)产生原因：当阳光透过高层大气射向地球时，高层大气中含有的元素会吸收它自己特征谱线的光． 一、氢原子光谱分析 例1　(双选)巴耳末通过对氢光谱的研究总结出巴耳末公式＝R(－)，n＝3,4,5，…对此，下列说法正确的是(　　) A．巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式 B．巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性 C．巴耳末依据氢原子光谱的分析总结出巴耳末公式 D．巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，其波长的分立值并不是人为规定的 解析　巴耳末公式是根据氢原子光谱总结出来的．氢原子光谱的不连续性反映了氢原子发光的分立性，即辐射波长的分立特征，选项C、D正确． 答案　CD 例2　(单选)氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为(　　) A. B. C. D. 解析　由巴耳末公式＝R　n＝3,4,5，… 当n＝∞时，有最小波长λ1，＝R， 当n＝3时，有最大波长λ2，＝R，得＝ 答案　A 二、光谱分析 例3　(双选)关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是(　　) A．霓虹灯产生的是线状谱 B．进行光谱分析时，只能用明线光谱 C．进行光谱分析时，不可以用吸收光谱 D．同一元素吸收光谱的暗线与明线光谱的位置是一一对应的 解析　霓虹灯管内充有稀薄气体，产生的光谱为线状谱，A正确．同一种元素的吸收光谱的暗线与明线光谱位置相对应，所以进行光谱分析时既可以用明线光谱，也可以用吸收光谱，D正确． 答案　AD 氢原子光谱 1．(单选)巴耳末公式简洁显示了氢原子光谱的(　　) A．分立特征 B．连续特征 C．既连续又分立 D．既不连续又不分立 答案　A 解析　巴耳末公式中的n只能取正整数，得到的波长是一些分立的值． 2．(双选)对原子光谱，