高中物理第十八章原子结构第三节氢原子光谱课件新人教版选修3-.ppt

第十八章原子结构原子结构第三节氢原子光谱第三节氢原子光谱【素养目标定位素养目标定位】了解光了解光谱谱的定的定义义与分与分类类理解理解氢氢原子光原子光谱谱的的实验规实验规律律，知道何知道何为为巴耳末系巴耳末系了解了解经经典原子理典原子理论论的困的困难难【素养思维脉络素养思维脉络】课前预习反馈课前预习反馈光谱光谱1定义定义用用光光栅栅或或棱棱镜镜可可以以把把各各种种颜颜色色的的光光按按_展展开开，获获得得_(频频率率)和强度分布的记录，即光谱。和强度分布的记录，即光谱。2分类分类(1)线状谱：由线状谱：由_组成的光谱。组成的光谱。(2)连续谱：由连续谱：由_的光带组成的光谱。的光带组成的光谱。波长波长知识点知识点 1光的波长光的波长一条条的亮线一条条的亮线连在一起连在一起3特征谱线特征谱线各各种种原原子子的的发发射射光光谱谱都都是是_，且且不不同同原原子子的的亮亮线线位位置置_，故这些亮线称为原子的故这些亮线称为原子的_谱线。谱线。4光谱光析光谱光析由由于于每每种种原原子子都都有有自自己己的的_，可可以以利利用用它它来来鉴鉴别别_和和确确定定物物质质的的_，这这种种方方法法称称为为光光谱谱分分析析，它它的的优优点点是是_高高，样本中一种元素的含量达到样本中一种元素的含量达到_时就可以被检测到。时就可以被检测到。线状谱线状谱不同不同特征特征特征谱线特征谱线物质物质组成成分组成成分灵敏度灵敏度1010 g氢原子光谱的实验规律氢原子光谱的实验规律1光的产生光的产生许许多多情情况况下下光光是是由由原原子子内内部部_的的运运动动产产生生的的，因因此此光光谱谱研研究究是是探探索索_的一条重要途径。的一条重要途径。知识点知识点 2电子电子原子结构原子结构分立分立经典理论的困难经典理论的困难1核式结构模型的成就核式结构模型的成就正确地指出了正确地指出了_的存在，很好地解释了的存在，很好地解释了_。2经典理论的困难经典理论的困难经经 典典 物物 理理 学学 既既 无无 法法 解解 释释 原原 子子 的的 _又又 无无 法法 解解 释释 原原 子子 光光 谱谱 的的_。原子核原子核知识点知识点 3粒子散射实验粒子散射实验稳定性稳定性分立特征分立特征判一判判一判(1)各各种种原原子子的的明明线线光光谱谱中中的的明明线线和和它它吸吸收收光光谱谱中中的的暗暗线线必必定定一一一一对对应应。()(2)炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱。炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱。()(3)巴耳末公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的。巴耳末公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的。()(4)分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素。分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素。()(5)经经典典物物理理学学可可以以很很好好地地应应用用于于宏宏观观世世界界，也也能能解解释释原原子子世世界界的的现现象象。()思考辨析思考辨析AC解解析析：巴巴耳耳末末公公式式是是分分析析氢氢原原子子的的谱谱线线得得到到的的一一个个公公式式，它它只只反反映映氢氢原原子子谱谱线线的的一一个个线线系系，故故A正正确确，D错错误误；公公式式中中的的n只只能能取取不不小小于于3的的正正整整数数，B错错误，误，C正确。正确。想一想想一想能否根据对月光的光谱分析确定月球的组成成分？能否根据对月光的光谱分析确定月球的组成成分？答答案案：不不能能。月月球球不不能能发发光光，它它只只能能反反射射太太阳阳光光，故故其其光光谱谱是是太太阳阳的的光光谱谱，对月光进行光谱分析确定的并非月球的组成成分。对月光进行光谱分析确定的并非月球的组成成分。课内互动探究课内互动探究光谱和光谱分析光谱和光谱分析早早在在17世世纪纪，牛牛顿顿就就发发现现了了白白光光通通过过三三棱棱镜镜后后的的色色散散现现象象，并并把把实实验验中中得得到到的的彩彩色色光光带带叫叫做做光光谱谱，如如图所示。研究光谱有哪方面的意义？图所示。研究光谱有哪方面的意义？提提示示：光光是是由由原原子子内内部部电电子子的的运运动动产产生生的的，因因此此光谱研究是探索原子结构的重要途径。光谱研究是探索原子结构的重要途径。探究探究 一一 思考讨论思考讨论 11光谱的分类光谱的分类归纳总结归纳总结2太阳光谱太阳光谱(1)太太阳阳光光谱谱的的特特点点：在在连连续续谱谱的的背背景景上上出出现现一一些些不不连连续续的的暗暗线线，是是一一种种吸吸收光谱。收光谱。(2)对对太太阳阳光光谱谱的的解解释释：阳阳光光中中含含有有各各种种颜颜色色的的光光，但但当当阳阳光光透透过过太太阳阳的的高高层层大大气气射射向向地地球球时时，太太阳阳高高层层大大气气中中含含有有的的元元素素会会吸吸收收它它自自己己特特征征谱谱线线的的光光，然然后后再再向向四四面面八八方方发发射射出出去去，到到达达地地球球的的这这些些谱谱线线看看起起来来就就暗暗了了，这这就就形形成成了了连续谱背景下的暗线。连续谱背景下的暗线。3光谱分析光谱分析这这种种方方法法的的优优点点是是非非常常灵灵敏敏而而且且迅迅速速。某某种种元元素素在在物物质质中中的的含含量量达达1010克克，就就可可以以从从光光谱谱中中发发现现它它的的特特征征谱谱线线将将其其检检查查出出来来。光光谱谱分分析析在在科科学学技技术术中中有有广广泛的应用：泛的应用：(1)检查物质的纯度。检查物质的纯度。(2)鉴别和发现元素。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等。天文学上光谱的红移表明恒星的远离等等。光光谱谱分分析析可可以以使使用用发发射射光光谱谱中中的的线线状状谱谱，也也可可以以使使用用吸吸收收光光谱谱，因因它它们们都都有原子自身的特征谱线，但不能使用连续光谱。有原子自身的特征谱线，但不能使用连续光谱。特别提醒特别提醒(多选多选)下列关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是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我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分解解题题指指导导：要要明明确确光光谱谱和和物物质质发发光光的的对对应应关关系系，炽炽热热的的固固体体、液液体体和和高高压压气体发出的是连续光谱，而稀薄气体发射的是线状谱。气体发出的是连续光谱，而稀薄气体发射的是线状谱。BC典例典例 1典例剖析典例剖析解解析析：太太阳阳光光谱谱中中的的暗暗线线是是太太阳阳发发出出的的连连续续光光谱谱经经过过太太阳阳大大气气层层时时产产生生的的吸吸收收光光谱谱，正正是是太太阳阳发发出出的的光光谱谱被被太太阳阳大大气气层层中中存存在在的的对对应应元元素素吸吸收收所所致致，白白炽炽灯灯发发出出的的是是连连续续光光谱谱，A错错误误；月月球球本本身身不不会会发发光光，靠靠反反射射太太阳阳光光才才能能使使我我们们看看到到它它，所所以以不不能能通通过过光光谱谱分分析析鉴鉴别别月月球球的的物物质质成成分分，D错错误误；光光谱谱分分析析只只能能是是线线状状谱谱和和吸吸收收光光谱谱，连连续续光光谱谱是是不不能能用用来来做做光光谱谱分分析析的的，所所以以C正正确确；煤煤气气灯灯火火焰焰中中燃燃烧烧的的钠钠蒸蒸气气或或霓霓虹虹灯灯都都是是稀稀薄薄气气体体发发出出的的光光，产产生生的的光光谱谱都都是是线线状状谱谱，B正确。正确。1(多多选选)如如图图甲甲所所示示是是a、b、c、d四四种种元元素素的的线线状状谱谱，图图乙乙是是某某矿矿物物的的线线状状谱谱，通通过过光光谱谱分分析析可可以以了了解解该该矿矿物中缺乏的是物中缺乏的是()Aa元素元素Bb元素元素Cc元素元素Dd元素元素对点训练对点训练解解析析：把把矿矿物物的的线线状状谱谱与与几几种种元元素素的的特特征征谱谱线线进进行行对对照照，b、d元元素素的的谱谱线线在该线状谱中不存在，故在该线状谱中不存在，故B、D正确。正确。BD氢原子光谱的实验规律氢原子光谱的实验规律氢氢原原子子是是自自然然界界中中最最简简单单的的原原子子，对对它它的的光光谱谱线线的的研研究究获获得得的的原原子子内内部部结结构构的的信信息息，对对于于研研究究更更复复杂杂的的原原子子的的结结构构有有指指导导意意义义。从从氢氢气气放放电电管管可可以以获获得得氢原子光谱，如图所示，氢原子的光谱为线状谱。氢原子光谱，如图所示，氢原子的光谱为线状谱。探究探究 二二 思考讨论思考讨论 2试分析氢原子光谱的分布特点。试分析氢原子光谱的分布特点。提提示示：在在氢氢原原子子光光谱谱图图中中的的可可见见光光区区内内，由由右右向向左左，相相邻邻谱谱线线间间的的距距离离越越来越小，表现出明显的规律性。来越小，表现出明显的规律性。1氢原子光谱实验氢原子光谱实验在在充充有有稀稀薄薄氢氢气气的的放放电电管管两两极极间间加加上上2 kV3 kV的的高高压压，使使氢氢气气放放电电，氢氢原原子在电场的激发下发光，通过分光镜观察氢原子的光谱。子在电场的激发下发光，通过分光镜观察氢原子的光谱。(实验装置如图所示实验装置如图所示)归纳总结归纳总结2实验现象实验现象在在可可见见光光区区内内，观观察察到到波波长长分分别别为为656.47 nm、486.27 nm、434.17 nm、410.29 nm的四条谱线，分别用符号的四条谱线，分别用符号H、H、H、H 表示。表示。(见下图见下图)4其他谱线其他谱线除除了了巴巴耳耳末末系系，氢氢原原子子光光谱谱在在红红外外和和紫紫外外光光区区的的其其他他谱谱线线，也也都都满满足足与与巴巴耳末公式类似的关系式。耳末公式类似的关系式。典例典例 2典例剖析典例剖析解解题题指指导导：注注意意氢氢原原子子光光谱谱可可见见光光区区的的四四条条谱谱线线对对应应n的的取取值值分分别别为为3,4,5,6，n的取值越小，波长越大。的取值越小，波长越大。D2对于巴耳末公式下列说法正确的是对于巴耳末公式下列说法正确的是()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巴巴耳耳末末公公式式确确定定了了氢氢原原子子发发光光一一组组谱谱线线的的波波长长，其其中中既既有有可可见见光光，又又有有紫外光紫外光D巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长C对点训练对点训练解解析析：巴巴耳耳末末公公式式只只确确定定了了氢氢原原子子发发光光中中的的一一组组谱谱线线的的波波长长，不不能能描描述述氢氢原原子子发发出出的的各各种种波波长长，也也不不能能描描述述其其他他原原子子的的发发光光，故故A、D错错误误；巴巴耳耳末末公公式式是是由由当当时时已已知知的的可可见见光光中中的的部部分分谱谱线线总总结结出出来来的的，但但它它也也适适用用于于可可见见光光和和紫紫外外光，故光，故B错误，错误，C正确。正确。核心素养提升核心素养提升关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是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发射光谱太阳光谱和白炽灯光谱都是发射光谱B冶炼时的炼钢炉流出的铁水的光谱是线状谱冶炼时的炼钢炉流出的铁水的光谱是线状谱C光谱都可以用于物质成分的分析光谱都可以用于物质成分的分析D分析恒星的光谱，可以确定该恒星的化学成分分析恒星的光谱，可以确定该恒星的化学成分易易错错分分析析：不不明明确确太太阳阳光光经经过过太太阳阳大大气气层层射射到到地地球球后后，已已是是吸吸收收光光谱谱，而而错错选选A；不不明明确确光光谱谱分分析析的的本本质质，认认为为光光谱谱都都可可以以用用于于物物质质成成分分的的分分析析而而错错选选C。易错点：对光谱和光谱分析认识不正确易错点：对光谱和光谱分析认识不正确案案 例例D正正确确解解答答：因因为为太太阳阳光光谱谱为为吸吸收收光光谱谱，故故A错错误误；高高温温铁铁水水是是炽炽热热液液体体，所所产产生生的的光光谱谱为为连连续续谱谱，B错错误误；线线状状谱谱(明明线线光光谱谱)、吸吸收收光光谱谱的的谱谱线线是是原原子子的的特特征征谱谱线线，是是原原子子辐辐射射、吸吸收收光光子子产产生生的的光光谱谱，可可用用于于光光谱谱分分析析。而而连连续续谱谱无无原原子子的的特特征征谱谱线线，故故不不能能应应用用于于光光谱谱分分析析，C错错误误；除除恒恒星星外外的的行行星星、卫卫星星自自身身不不发光，它们能反射太阳光，所以可利用光谱分析判断恒星的化学组成，故发光，它们能反射太阳光，所以可利用光谱分析判断恒星的化学组成，故D正确。正确。正确答案：正确答案：D谢谢观赏勤能补拙，学有成就！2024/4/8 周一35