2012【优化方案】精品课件：物理选修3-5（配粤教）第3章第三节

(共36张PPT)
第三节　氢原子光谱
课前自主学案
核心要点突破
课标定位
课堂互动讲练
第三节
知能优化训练
课标定位
学习目标：1.知道氢原子光谱的实验定律以及巴耳末公式．
2．明确光谱产生的原理及光谱分析的特点．
重点难点：1.氢原子光谱的实验规律及光谱分析的特点．
2．氢原子光谱的实验规律．
课前自主学案
一、巴耳末系
1．原子光谱
某种原子的气体____后可以____并产生________的光谱，这种光谱被称之为原子光谱．
通电
发光
固定不变
里德伯常量
1.097×107 m－1
一系列符合巴耳末公式的光谱线统称________．
二、氢原子光谱的其他线系
巴耳末系
三、原子光谱
　由于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______，原子光谱被称为原子的“指纹”，可以通过对光谱的分析鉴别不同原子，确定物体的________并发现______．
不相同
化学组成
新元素
思考感悟
进行光谱分析有何意义？
提示：1859年，德国化学家本生和物理学家基尔霍夫创立了光谱分析法，被称为“化学家神奇的眼睛”．通过这种方法，科学家在实验室中发现了几种新的化学元素，另外，光谱分析可以鉴别和确定物质的化学组成，还为物理学家深入研究原子世界打开了一扇大门．
核心要点突破
一、光谱　原子光谱
1．光谱
(1)光谱：用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(或频率)成分和强度分布的记录，即光谱．光谱分为连续光谱和明线光谱．
(2)连续光谱：连续分布的包含从红光到紫光的各种色光的光谱．
产生：是由炽热的固体、液体、高压气体发光而产生的．
(3)明线光谱：只含有一些不连续的亮线的光谱．线状谱中的亮线叫谱线．
产生：由稀薄气体或金属蒸气(即处于游离态下的原子)发光而产生的，观察稀薄气体发光用光谱管，观察金属蒸气发光可把含有该金属原子的物质放到煤气灯上燃烧，即可使它们汽化后发光．
特别提醒：不同元素的原子产生的明线光谱是不同的，但同种元素的原子产生的明线光谱却相同，说明每种原子只能发射其本身特征的某些波长的光，因此明线光谱中的光谱线也叫元素的特征谱线——原子光谱．
2．吸收光谱
(1)吸收光谱：高温物体发出的白光通过物质后，某些波长的光波被物质吸收后产生的光谱．
(2)产生：由炽热物体(或高压气体)发出的白光通过温度较低的气体后产生．
例如：让弧光灯发出的白光通过低温的钠气，可以看到钠的吸收光谱．
若将某种元素的吸收光谱和明线光谱比较可以发现：各种原子吸收光谱的暗线和明线光谱的亮线相对应．即表明某种原子发出的光和吸收的光的频率是特定的．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
1.(单选)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谱
B．各种原子的线状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线状谱
D．甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气形成了甲物质的吸收光谱
解析：选A.据连续光谱的产生知选项A正确；由于吸收光谱中的暗线和线状谱中的明线相对应，但通常吸收光谱中暗线看到的要比线状谱中的明线少，所以选项B错误；气体发光，若为高压气体则产生吸收光谱．若为稀薄气体则产生线状谱，所以选项C错误；甲物体发出的白光通过乙物质的蒸气形成了乙物质的吸收光谱，所以选项D错误．
二、氢原子光谱
1．氢原子光谱的观测
在充有稀薄氢气的放电管两极间加上2～3 kV的高压，使氢气放电，氢原子在电场的激发下发光，通过分光镜观察氢原子的光谱．
2．氢原子光谱的特点
如图3－3－1所示，在可见光区内，氢原子光谱有四条谱线，它们分别用符号Hα、Hβ、Hγ和Hδ表示．可见，氢原子受激发只能发出几种特定频率的光，它的光谱是几条分立的亮线．
图3－3－1
特别提醒：氢原子光谱是不连续的明线光谱．
特别提醒：谱线的分立特征反映原子内部电子运动的量子化特征，对于研究更复杂的原子结构具有指导意义．
解析：选AC.巴耳末公式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，即λ不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱．
三、光谱分析
1．光谱分析
(1)光谱分析：每种原子都有自己的特征谱线，因此可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法叫做光谱分析．
(2)意义：①光谱分析对鉴别化学元素有着重大的意义，许多化学元素，如铯、铷、铊、铟、镓等，都是在实验室里通过光谱分析发现的．
②天文学家将光谱分析应用于恒星，证明了宇宙中物质构成的统一性．
③光谱分析还为深入研究原子世界奠定了基础，近代原子物理学正是从原子光谱的研究中开始的．
特别提醒：光谱分析具有很高的灵敏度，样本中元素含量达到10－10g就可以被检测到．
2．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．
(2)太阳光谱的产生：太阳中心发出的光中含有各种颜色的光．当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气含有的元素会吸收它自己特征谱线的光，然后再向四面八方发射出去，到达地球的这些谱线看起来就弱了，这就形成了连续谱背景下的暗线．
(3)研究太阳光谱的意义
通过对太阳光谱中暗线的分析，与已知元素的特征光谱相比较，可以分析太阳大气中含有的化学成分．
特别提醒：原子只会吸收自己特征谱线的光，所以吸收光谱中暗线的频率等于发射光谱中亮线的频率，它们都是原子的特征谱线．
即时应用(即时突破，小试牛刀)
3.(单选)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．产生这些暗线的原因是(　　)
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
解析：选C.太阳光谱是吸收光谱，太阳内部射出的光线含有各种颜色的光；当阳光穿过太阳大气层时，大气层中的元素会吸收它自己特征谱线的光，研究太阳光谱可知太阳大气层中有哪些元素．
课堂互动讲练
原子光谱
(双选)有关原子光谱下列说法正确的是(　　)
A．原子光谱反映了原子的结构特征
B．氢原子光谱跟其他原子的光谱是相同的
C．太阳光谱是连续的
D．鉴别物质的成分可以采用光谱分析
例1
【思路点拨】　根据光谱分析的原理解决．
【自主解答】　各原子光谱反映了它们各自的特征，所以A正确，B错误．太阳光谱是吸收光谱，它是不连续的，C错误．光谱可以用来鉴别物质的组成，D正确．故正确答案为A、D.
【答案】　AD
变式训练　(单选)关于光谱和光谱分析，下列说法不正确的是(　　)
A．太阳光谱是连续光谱，分析太阳光谱可以知道太阳内部的化学元素的组成
B．强白光通过酒精灯火焰上的钠盐，是吸收光谱
C．进行光谱分析时，可以利用线状谱，也可以利用吸收光谱，但不能用连续光谱
D．煤气灯火焰上的钠盐产生的光谱是线状谱
解析：选A.太阳光谱是吸收光谱，这是由于太阳内部发出的强光经过温度比较低的太阳大气层时产生的，A错误．由吸收光谱产生的条件知B正确．光谱分析中只能用线状谱和吸收光谱，所以C正确．煤气灯火焰上的钠盐呈稀薄气体状态，因此也是线状谱．故正确答案为A.
试计算氢原子光谱中莱曼系的最长波和最短波的波长各是多少．
氢原子光谱
例2
【答案】　1.22×10－7 m　9.12×10－8 m
知能优化训练
本部分内容讲解结束
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