第十八章 3
基础达标
1．对于巴耳末公式＝R的理解，下列说法正确的是( )
A．此公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的
B．此公式中n可以取任意值，所以氢原子光谱是连续的
C．此公式中n只能取整数，故氢原子光谱是线状谱
D．此公式不但适用于氢原子光谱，还适用于其他原子光谱
【答案】C 解析：此公式是巴耳末在研究可见光的14条谱线分析时发现的，不是研究氢光谱特征时发现的，故A错误；此公式中n不可以取任意值，只能取整数，且从3,4，…开始取，氢原子光谱是不连续的，故B错误；公式中n只能取整数，故氢原子光谱是线状谱，故C正确；公式只能适用于氢原子光谱，及氢光谱在红外与紫外区的其他谱线，故D错误；故选C．
2．(多选)通过光栅或棱镜获得物质发光的光谱，光谱( )
A．按光子的频率顺序排列
B．按光子的质量大小排列
C．按光子的速度大小排列
D．按光子的能量大小排列
【答案】AD 解析：由于光谱是将光按波长展开，而波长与频率相对应，故A正确；而光子没有质量，各种色光在真空中传播速度相同，B、C错误；由爱因斯坦的光子说可知光子能量与光子频率相对应．D正确．
3．(2018邵阳模拟)关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是( )
A．太阳光谱和白炽灯光谱是线状谱
B．霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱是线状谱
C．进行光谱分析时，可以利用线状谱，不能用连续谱
D．观察月亮光谱，可以确定月亮内部的化学组成
【答案】B 解析：太阳光谱是吸收光谱，白炽灯光谱是连续光谱，故A错误；炽热气体发光是线状光谱，霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱是线状谱，故B正确；光谱分析是用元素的特征谱线与来源光谱对比来分析物体的化学成分，故C错误；月亮是反射太阳光，是吸收光谱，观察月亮光谱，只能确定月亮表面的化学组成，但不能确定月亮内部的化学组成，故D错误．
4．对于光谱，下面的说法中正确的是( )
A．大量原子发生的光谱是连续谱，少量原子发光的光谱是线状谱
B．线状谱是由不连续的若干波长的光所组成
C．太阳光谱是连续谱
D．太阳光谱是线状谱
【答案】B 解析：原子光谱体现原子的特征，是线状谱，同一种原子无论多少发光特征都相同，即形成的线状谱都一样，故A错；
B项是线状谱的特征，对；太阳光周围的元素的低温蒸气吸收了相应频率的光，故太阳光谱是吸收谱，故C、D均错．
5．(多选)下列说法不正确的是( )
A．所有氢原子光谱的波长都可由巴耳末公式求出
B．据巴耳末公式可知，只要n取不同的值，氢原子光谱的谱线可以有无数条
C．巴耳末系是氢原子光谱中的可见光部分
D．氢原子光谱是线状谱的一个例证
【答案】CD 解析：氢原子的谱系有好几个，巴耳末系仅是可见光区中的一个，仅四条谱线．故A、B不正确，C正确．氢原子光谱是线状光谱，故D正确．
能力提升
6．(2018杭州模拟)太阳的连续光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线．产生这些暗线是由于( )
A．太阳表面大气层中缺少相应的元素
B．太阳内部缺少相应的元素
C．太阳表面大气层中存在着相应的元素
D．太阳内部存在着相应的元素
【答案】C 解析：太阳光谱是太阳内部发出的光在经过太阳大气的时候，被太阳大气层中的某些元素吸收而产生的，是一种吸收光谱．所以太阳光的光谱中有许多暗线，它们对应着太阳大气层中的某些元素的特征谱线．故C正确，A、B、D错误．
7．(多选)如图甲所示是a、b、c、d四种元素的线状谱，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是( )
A．a元素
B．b元素
C．c元素
D．d元素
【答案】BD 解析：将甲中的线状谱与乙中的谱线相对照，没有的谱线即是该矿物质中缺少的．
8．根据巴耳末公式＝R，计算n＝3,4,5,6时的波长．
【答案】654.45
nm 484.85
nm 432.90
nm 409.09
nm
解析：由巴耳末公式＝R可得
当n＝3时，＝1.10×107×
m－1＝0.152
8×107
m－1，故λ1＝6.544
5×10－7
m＝654.45
nm；
同理：当n＝4时，λ2＝4.848
5×10－7
m＝484.85
nm；
当n＝5时，λ3＝4.329
0×10－7
m＝432.90
nm；
当n＝6时，λ4＝4.090
9×10－7
m＝409.09
nm.(共28张PPT)
3 氢原子光谱
卢瑟福的原子核式结构模型打开了人们研究原子结构的思维，而α粒子散射实验正是启发卢瑟福建立这一模型的根源．我们知道，α粒子射入金箔时难免会与电子碰撞，试通过计算定量地说明这种碰撞时对α粒子速度的影响．
一、光谱和光谱分析
1．光谱：用________或________可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)成分和强度分布的记录．可以用________得到光谱的照片．
【答案】光栅 棱镜 摄谱仪
2．光谱分类
(1)发射光谱
①连续谱：________着的包含着从红光到紫光的各种色光的光谱．
产生：是由________的固体、液体、________气体发光而产生的．
②线状谱：只含有一些________的亮线的光谱．其亮线称为谱线．
产生：由________气体或________蒸汽(即处于游离状态下的原子)发光而产生的．
(2)吸收光谱：________物体发出的白光通过物质后，________的光波被物质吸收后产生的光谱．
产生：由________物体(或高压气体)发出的白光通过________较低的气体后产生．
【答案】(1)①连续分布 炽热 高压 ②不连续 稀薄 金属 (2)高温 某些波长 炽热 温度
特别提醒：各种原子的吸收光谱的暗线和线状谱的亮线相对应．
3．光谱分析
(1)特征谱线：不同元素的原子产生的线状谱是________的，同种元素的原子产生的谱线是________的，说明每种原子只能发射其本身特征的某些波长的光，因此线状谱中的光谱也叫元素的特征谱线．
特别提醒：吸收光谱中的暗线也叫特征谱线．
(2)光谱分析：根据________来鉴别物质或确定物质的________________，这种方法称为光谱分析，它的优点是______________，______________.
【答案】(1)不同 相同 (2)光谱 化学组成成分 灵敏度高 快捷方便
【答案】1.10×107
m－1
2．红外区和紫外区：其谱线也都遵循与巴耳末公式类似的关系式．
三、经典理论的困难
1．经典物理学无法解释原子的________．
【答案】稳定性
2.经典物理学无法解释原子光谱的________．
【答案】分立特征
1．线状谱
(1)产生：稀薄气体或金属蒸气所发出的光为线状光谱，又称原子光谱．
(2)特点：光谱是一条条分立的亮线．
各种光谱的产生与特点
2．连续谱
(1)产生：由炽热的固体、液体和高压气体所辐射的光谱均为连续光谱．
(2)特点：光谱不是一条条分立的谱线，而是连在一起的光带．
3．吸收谱
(1)产生：连续光谱中某波长的光被吸收后出现的暗线，让高温的物体所发出的白光通过某种物质后获得的光谱就为吸收谱．
(2)特点：是连续光谱背景下的一些暗线．
4．特征谱线
(1)各种原子的发射光谱都是线状谱，不同元素的谱线不同，故线状谱的亮线称为原子的特征谱线．
(2)吸收谱的暗线与线状谱的亮线一一对应，也是一种特征谱线．
5．光谱分析
(1)利用不同原子都有自己的特定谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分，且灵敏度高，方便性好，在发现和鉴别元素上有重大意义．
(2)光谱分析利用特征谱线，即利用线状谱或吸收谱．
1．(2017大理质检)关于原子的特征谱线，下列说法不正确的是( )
A．不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线
B．原子的特征谱线可能是由于原子从高能态向低能态跃迁时放出光子而形成的
C．可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分
D．原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据
【答案】D
解析：每种原子都有自己的特征谱线，故可以根据原子光谱来鉴别物质，故A正确．原子的特征谱线可能是由于原子从高能态向低能态跃迁时放出光子而形成的，故B正确．利用光谱分析可以鉴别物质和确定物质的组成成分，不可以深入了解原子的内部结构，故C正确，D错误．本题选错误的，故选D．
如何理解经典理论解释原子稳定性和原子光谱分立时遇到的困难
2．用经典理论研究原子光谱
电子绕核运动时辐射电磁波的频率应等于电子绕核运行的频率，电子越转能量越小，轨道半径不断减小，运行频率不断改变，这个变化有连续性 原子辐射电磁波的频率也要不断变化 大量原子发光的光谱应该是连续谱．但原子光谱却是线状光谱．
3．根据经典理论，以上推理都是正确的，但推出的结果与现实不相符，说明经典理论可以很好地应用于宏观物体，但不能用于解释微观世界的现象．
2．按经典的电磁理论，关于氢原子光谱的描述应该是( )
A．线状谱
B．连续光谱
C．吸收光谱
D．发射光谱
【答案】B
【解析】按经典电磁理论应该是连续光谱，而实际上观察到是线状谱，说明了经典理论在解释原子世界时不适用．
例1 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
光谱及光谱分析
解析：原子光谱为线状谱，A正确；各种原子都有自己的特征谱线，故B错，C对；据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成，D正确．
答案：ACD
反思领悟：明确原子光谱、线状谱、连续谱及特征谱线的关系是解此题的关键．
1．(2017年自贡检测)有关氢原子光谱的说法正确的是( )
A．氢原子的发射光谱是连续光谱
B．氢原子光谱说明氢原子可以发出各种频率的光
C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的
D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关
【答案】C
例2 在可见光范围内，氢原子发光的波长最长的两条谱线所对应的波长各是多少？频率各是多少？
氢原子光谱的实验规律
反思领悟：巴耳末公式是用来计算氢原子光谱中的可见光范围，记牢巴耳末系公式及条件是解好此类题的关键．
【答案】AC
【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．
