3　氢原子光谱优秀教学设计内容

[目标]

1.了解光谱、连续谱和线状谱等概念.2.知道氢原子光谱的实验规律.3.知道经典物理的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱分立特征. 一、光谱

1.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.分类

(1)线状谱：由一条条的亮线组成的光谱. (2)连续谱：由连在一起的光带组成的光谱. 3.特征谱线

各种原子的发射光谱都是线状谱，且不同原子的亮线位置不同，故这些亮线称为原子的特征谱线. 4.光谱分析

由于每种原子都有自己的特征谱线，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，它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10到. －10 g时就可以被检测

例1

(多选)关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是(

) A.发射光谱包括连续谱和线状谱

B.太阳光谱是连续谱，氢光谱是线状谱

C.只有线状谱可用作光谱分析

D.光谱分析帮助人们发现了许多新元素

解析

光谱分为发射光谱和吸收光谱，发射光谱分为连续谱和线状谱，A正确；太阳光谱是吸收光谱，B错误；线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析，C错误；光谱分析可以精确分析物质中所含元素，并能发现新元素，D正确. 答案

AD 针对训练1

关于光谱，下列说法正确的是(

) A.一切光源发出的光谱都是连续谱

B.一切光源发出的光谱都是线状谱

C.稀薄气体发出的光谱是线状谱

D.白光通过钠蒸汽产生的光谱是线状谱

答案

C 解析

由于物质发光的条件不同，得到的光谱不同，故A、B错误；稀薄气体发光的光谱为线状谱，C正确；白光通过钠蒸气产生的光谱是吸收光谱，D错误. 二、氢原子光谱的实验规律

1.研究光谱的意义

光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的一条重要途径. 2.巴耳末公式

1巴耳末研究发现，氢原子在可见光区的四条谱线的波长能够用一个公式表示即巴耳末公式：λ11－＝R(2－2)，n＝3，4,5…，式中R叫做里德伯常量，R＝1.10×107 m1.它确定的这一组谱线2n称为巴耳末系.式中的n只能取整数，不能连续取值. 111例2

(多选)下列关于巴耳末公式＝R22－n2的理解，正确的是(

) λA.此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的

B.公式中n可取任意值，故氢原子光谱是连续谱

C.公式中n只能取不小于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱

D.公式不但适用于氢原子光谱的分析，也适用于其他原子的光谱

解析

此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的14条谱线中得到的，只适用于氢原子光谱的分析，且n只能取大于等于3的整数，则λ不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱. 答案

AC 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，很好的解释了α粒子散射实验. 2.经典理论的困难：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. 1.(多选)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

答案

AB 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，下列说法正确的是(

) A.利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分

B.利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分

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体的组成成分

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，它们没有关系

答案

B 解析

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A项错误；某种物质发光的线状谱中的明线是与某种原子发出的某频率的光有关，通过这些亮

线与原子的特征谱线对照，即可确定物质的组成成分，B项正确；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，这些暗线由所经过的物质决定，C项错误；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，因此线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，D项错误. 113.(氢原子光谱的实验规律)(多选)巴耳末通过对氢原子光谱的研究总结出巴耳末公式＝R(2λ21－2)，n＝3,4,5，…对此，下列说法正确的是(

) nA.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

答案

CD 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. 练习：

1.白炽灯发光产生的光谱是(

) A.连续光谱

C.原子光谱

答案

A 解析

白炽灯发光是由于灯丝在炽热状态下发出的光，是连续谱. 2.(多选)要得到钠元素的特征谱线，下列做法正确的是(

) A.使固体钠在空气中燃烧

B.将固体钠高温加热成稀薄钠蒸气

C.使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸气

D.使炽热固体发出的白光通过高温钠蒸气

答案

BC 解析

炽热固体发出的是连续谱，燃烧固体钠不能得到特征谱线，A错误；稀薄气体发光产生线状谱，B正确；强烈的白光通过低温钠蒸汽时，某些波长的光被吸收产生钠的吸收光谱，C正确，D错误. B.明线光谱

D.吸收光谱

3.(多选)下列关于光谱的说法正确的是(

) A.炽热固体、液体和高压气体发出的光形成连续谱

B.各种原子的线状谱中的亮线和它的吸收光谱中的暗线是一一对应的

C.气体发出的光只能产生线状谱

D.甲物质发出的光通过低温的乙物质蒸气可得到甲物质的吸收光谱

答案

AB 解析

吸收光谱中的暗线与线状谱中的亮线是一一对应的，所以B正确.而气体发光时，若是高压气体发光则形成连续谱，若是稀薄气体发光则形成线状谱，故A正确，C错误.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，D错误. 题组二

氢原子光谱的实验规律

4.下列对氢原子光谱实验规律的认识中，正确的是(

) A.因为氢原子核外只有一个电子，所以氢原子只能产生一种波长的光

B.氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线

C.氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线

D.氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关

答案

B 解析

氢原子光谱是线状谱，波长是一系列不连续的、分立的特征谱线，并不是只含有一种波长的光，也不是亮度不连续的谱线，B对，A、C错；氢原子光谱是氢原子的特征谱线，只要是氢原子发出的光的光谱就相同，与放电管的放电强弱无关，D错. 5.下列关于巴耳末公式的说法正确的是(

) A.所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应

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

C.巴耳末公式确定了氢原子发光的一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光

D.巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长

答案

C 解析

巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子的发光，A、D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，该线系包括可见光和紫外光，B错误，C正确. ×1014 Hz.