3　氢原子光谱教案和课堂实录

18.3 氢原子光谱

教学目标

1.知道什么是光谱，能说出连续谱和线状谱的区别. 2.能记住氢原子光谱的实验规律. 3.能说出经典物理学在解释原子的稳定性和原子光谱分立特性上的困难．

一、光谱和光谱分析

问：根据经典的电磁理论，原子的光谱是怎样的？而实际看到的原子的光谱是怎样的？

答案

根据经典电磁理论，原子可以辐射各种频率的光，即原子光谱应该是连续的，而实际上看到的原子的光谱总是分立的线状谱．

小结：

1．光谱的定义

用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱．

2．光谱的分类和比较

光谱分类

产生条件

光谱形式

连续谱

炽热固体、液体和高压气

分布，一切波长的光体发光形成

都有

发射光谱

线状谱(原子稀薄气体发光形成

光谱) 一些

的亮线组成．不同元素谱线不同

(又叫特征谱线) 3.太阳光谱

(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，这就形成了连续谱背景下的

暗线 ．

4．光谱分析

由于每种原子都有自己的

特征光谱

，可以利用它来鉴别物质和确定物质的 组成成分

，这种方法称为光谱分析．

(1)优点：灵敏度 高 ，样本中一种元素的含量达到10－10 g时就可以被检测到．

(2)应用：a.发现新元素；b.鉴别物体的物质成分．

(3)用于光谱分析的光谱：

现状普 和

吸收光谱 ．

二、氢原子光谱的实验规律

1．巴耳末公式

1R(22－n2)

，n＝3,4,5，…式中R叫做里德伯常量，实验值为＝ λ1112

；

(1)公式特点：第一项都是 2(2)巴耳末公式说明氢原子光谱的波长只能取

R＝1.10×107 m－1. 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．

三、经典理论的困难

1．核式结构模型的成就：正确地指出了

原子核 的存在，很好地解释了

α粒子散射实验 ．

2．困难：经典物理学既无法解释原子的

稳定性 ，又无法解释原子光谱的 分立特征

．

典例精析

一、光谱和光谱分析

例1

关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是(

) A．太阳光谱和白炽灯光谱都是连续谱

B．霓虹灯产生的是线状谱

C．进行光谱分析时，只能用明线光谱

D．同一元素吸收光谱的暗线与线状谱的位置是一一对应的

解析

太阳光谱是吸收光谱，可进行光谱分析；白炽灯光产生的是连续谱；霓虹灯管内充有稀薄气体，产生的光谱为线状谱．

答案

BD 例2

关于太阳光谱，下列说法正确的是(

) A．太阳光谱是吸收光谱

B．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率的光被吸收后而产生的

C．根据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成

D．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素

解析

太阳是一个高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收，从而使我们观察到的太阳光谱是吸收光谱，所以分析太阳光谱可知太阳大气层的物质组成．

答案

AB 二、氢原子光谱的实验规律

例3

巴耳末通过对氢原子光谱的研究总结出巴耳末公式111＝R(2－2)，n＝λ2n3,4,5，…，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

课堂要点小结

自我检测

1．(光谱和光谱分析)对原子光谱，下列说法正确的是(

) A．原子光谱是连续的

B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的

C．各种原子的原子结构不同，但各种原子的原子光谱可能是相同的

D．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素

2．(光谱和光谱分析)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，下列说法中正确的是(

) A．利用高温物体的连续谱就可以鉴别其组成成分

B．利用物质的线状谱就可以鉴别其组成成分

C．高温物体发出的光通过某物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分

D．我们观察月亮射来的光的光谱，可以确定月亮的化学组成

3．(氢原子光谱的实验规律)下列说法正确的是(

) A．所有氢原子光谱的波长都可由巴耳末公式求出

B．巴耳末公式中的n可以连续取值

C．巴耳末系是氢原子光谱中的不可见光部分

D．氢原子光谱是线状谱的一个例证