3　氢原子光谱板书设计及设计说明

江门市新会李文达中学物理《选修3-5》讲学稿 主编：雷泽鹏 主审：

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课题名称】

§18.3

氢原子光谱（P54-56）

【学习目标】

1.知道什么是光谱，什么是线状谱，什么是连续谱．

2．知道光谱分析的应用．

3．知道氢原子光谱的实验规律及※巴尔末公式，知道经典电磁理论的困难．

【重点难点】

1.线状谱与连续谱的区别．

2．氢原子光谱的实验规律．

【课前预习】完成练习册P61《新知梳理》

【自主学习】

《引入》早在17世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的彩色光带叫做光谱。你知道光谱是如何产生的吗？

一、光谱

1．定义：按照光的________和强度分布的展开排列的记录，即光谱．

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．它可分为 和

(线状光谱)．

①连续光谱——由连续分布的一切波长的光(一切单色光)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光谱，如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱．

②明线光谱——只含有一些连续的亮线的光谱．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气的发射光谱是明线光谱．实验证明，每种元素的原子都有一定特征的明线光谱．可以使用光谱管观察稀薄气体发光时的明线光谱．不同元素的原子产生的明线光谱是不同的，但同种元素原子产生的明线光谱是相同的，这意味着，某种物质的原子可从其明线光谱加以鉴别．因此称某种元素原子的明线光谱的谱线为这种元素原子的特征谱线．

(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光谱的背景上由若干条暗线组成的．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．实验表明，各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该原子的明线光谱中的一条明线相对应．即某种原子发出的光与吸收的光的频率是特定的，因此吸收光谱中的暗线也是该元素原子的特征普线．

2．光谱分析

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物质和确定它的化学组成，这种方法叫做光谱分析．

做光谱分析时，可以利用明线光谱，也可利用吸收光谱．这种方法的优点是非常灵敏而且迅速．某种元素在物质中含量达10－10克，就可以从光谱中发现它的特征谱线将其检查出来．光谱分析在科学技术中有广泛的应用：(1)检查物体的纯度，(2)鉴别和发现元素，(3)天文学上光谱的红移表明恒星的远离等．

《练1》、下列关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是(

) A．太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱

B．煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱

C．进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续光谱

D．我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分

《练2》、对原子光谱，下列说法正确的是(

) A．原子光谱是不连续的

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，所以各种原子的原子光谱也不相同

D．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素

二、氢原子光谱

1．氢原子光谱

(1)从氢气放电管可以获得原子光谱，如下图所示是可见光区域的14条谱线．

※(2)巴耳末公式

氢原子光谱在可见光区域的14条谱线满足巴耳末公式

1λ＝R122－1n2



，n＝3,4,5，…

R称为里德伯常量，实验测得R＝1.10×107 m－1，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．

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氢原子光谱在红外光和紫外光区域的其他谱线满足与巴耳末公式类似的其他公式，如赖曼系在1＝R112－2紫外光区，公式为

λ1n

，n＝2,3,4，…

2．经典理论的困难

(1)经典物理学无法解释原子的稳定性

按照经典物理学，核外电子在原子核的库仑引力作用下，以一定的速度绕核转动，电子做变加速运动，它产生的电磁场就在变化，而变化的电磁场会激发电磁波，即电子不断把自己绕核转动的能量以电磁波的形式辐射出去．因此电子绕核转动使系统不稳定，电子会失去能量，轨道半径逐渐变小，最后落在原子核上．但是事实不是这样，原子是个很稳定的系统．

(2)经典物理学无法解释原子光谱的分立特征

根据经典电磁理论，电子辐射的电磁波的频率就是它绕核转动的频率．电子越转能量越小，它离原子核就越来越近，转得也就越来越快，这个变化是连续的，也就是说，我们应该看到原子辐射出各种频率(波长)的光，即原子的光谱应该总是连续的，而实际上我们看到的是分立的线状谱．

《练3》、关于巴耳末公式1λ＝R1122－n2，n＝3,4,5，…的理解，正确的是(

) A．此公式只适用于氢原子发光

B．公式中n可取任意值，故氢光谱是连续谱

C．公式中的n是大于等于3的正整数，所以氢原子光谱不是连续的

D．该公式包含了氢原子的所有光谱线

《练4》、对原子光谱，下列说法正确的是(

) A．原子光谱是不连续的

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，所以各种原子的原子光谱也不相同

D．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素

《练5》、下列说法中正确的是(

) A．炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱

B．各种原子的明线光谱中的明线和它吸收光谱中的暗线必定一一对应

C．气体发出的光只能产生明线光谱

D．甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气形成的是甲物质的吸收光谱

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