物理：第3章第三節(jié)《氫原子光譜》課件（粵教版選修3-5）

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歡迎進入物理課堂 第三節(jié)氫原子光譜 課前自主學案 核心要點突破 課標定位 課堂互動講練 第三節(jié) 知能優(yōu)化訓練 課標定位 學習目標 1 知道氫原子光譜的實驗定律以及巴耳末公式 2 明確光譜產生的原理及光譜分析的特點 重點難點 1 氫原子光譜的實驗規(guī)律及光譜分析的特點 2 氫原子光譜的實驗規(guī)律 課前自主學案 一 巴耳末系1 原子光譜某種原子的氣體 后可以 并產生 的光譜 這種光譜被稱之為原子光譜 通電 發(fā)光 固定不變 里德伯常量 1 097 107m 1 一系列符合巴耳末公式的光譜線統(tǒng)稱 二 氫原子光譜的其他線系 巴耳末系 三 原子光譜由于每種原子都有自己特定的原子光譜 不同的原子 其原子光譜均 原子光譜被稱為原子的 指紋 可以通過對光譜的分析鑒別不同原子 確定物體的 并發(fā)現(xiàn) 不相同 化學組成 新元素 思考感悟進行光譜分析有何意義 提示 1859年 德國化學家本生和物理學家基爾霍夫創(chuàng)立了光譜分析法 被稱為 化學家神奇的眼睛 通過這種方法 科學家在實驗室中發(fā)現(xiàn)了幾種新的化學元素 另外 光譜分析可以鑒別和確定物質的化學組成 還為物理學家深入研究原子世界打開了一扇大門 核心要點突破 一 光譜原子光譜1 光譜 1 光譜 用光柵或棱鏡可以把光按波長展開 獲得光的波長 或頻率 成分和強度分布的記錄 即光譜 光譜分為連續(xù)光譜和明線光譜 2 連續(xù)光譜 連續(xù)分布的包含從紅光到紫光的各種色光的光譜 產生 是由熾熱的固體 液體 高壓氣體發(fā)光而產生的 3 明線光譜 只含有一些不連續(xù)的亮線的光譜 線狀譜中的亮線叫譜線 產生 由稀薄氣體或金屬蒸氣 即處于游離態(tài)下的原子 發(fā)光而產生的 觀察稀薄氣體發(fā)光用光譜管 觀察金屬蒸氣發(fā)光可把含有該金屬原子的物質放到煤氣燈上燃燒 即可使它們汽化后發(fā)光 特別提醒 不同元素的原子產生的明線光譜是不同的 但同種元素的原子產生的明線光譜卻相同 說明每種原子只能發(fā)射其本身特征的某些波長的光 因此明線光譜中的光譜線也叫元素的特征譜線 原子光譜 2 吸收光譜 1 吸收光譜 高溫物體發(fā)出的白光通過物質后 某些波長的光波被物質吸收后產生的光譜 2 產生 由熾熱物體 或高壓氣體 發(fā)出的白光通過溫度較低的氣體后產生 例如 讓弧光燈發(fā)出的白光通過低溫的鈉氣 可以看到鈉的吸收光譜 若將某種元素的吸收光譜和明線光譜比較可以發(fā)現(xiàn) 各種原子吸收光譜的暗線和明線光譜的亮線相對應 即表明某種原子發(fā)出的光和吸收的光的頻率是特定的 即時應用 即時突破 小試牛刀 1 單選 下列說法中正確的是 A 熾熱的固體 液體和高壓氣體發(fā)出的光形成連續(xù)譜B 各種原子的線狀譜中的明線和它吸收光譜中的暗線必定一一對應C 氣體發(fā)出的光只能產生線狀譜D 甲物質發(fā)出的白光通過乙物質的蒸氣形成了甲物質的吸收光譜 解析 選A 據(jù)連續(xù)光譜的產生知選項A正確 由于吸收光譜中的暗線和線狀譜中的明線相對應 但通常吸收光譜中暗線看到的要比線狀譜中的明線少 所以選項B錯誤 氣體發(fā)光 若為高壓氣體則產生吸收光譜 若為稀薄氣體則產生線狀譜 所以選項C錯誤 甲物體發(fā)出的白光通過乙物質的蒸氣形成了乙物質的吸收光譜 所以選項D錯誤 二 氫原子光譜1 氫原子光譜的觀測在充有稀薄氫氣的放電管兩極間加上2 3kV的高壓 使氫氣放電 氫原子在電場的激發(fā)下發(fā)光 通過分光鏡觀察氫原子的光譜 2 氫原子光譜的特點如圖3 3 1所示 在可見光區(qū)內 氫原子光譜有四條譜線 它們分別用符號H H H 和H 表示 可見 氫原子受激發(fā)只能發(fā)出幾種特定頻率的光 它的光譜是幾條分立的亮線 圖3 3 1 特別提醒 氫原子光譜是不連續(xù)的明線光譜 特別提醒 譜線的分立特征反映原子內部電子運動的量子化特征 對于研究更復雜的原子結構具有指導意義 解析 選AC 巴耳末公式只適用于氫原子光譜的分析 且n只能取大于等于3的整數(shù) 即 不能取連續(xù)值 故氫原子光譜是線狀譜 三 光譜分析1 光譜分析 1 光譜分析 每種原子都有自己的特征譜線 因此可以利用它來鑒別物質和確定物質的組成成分 這種方法叫做光譜分析 2 意義 光譜分析對鑒別化學元素有著重大的意義 許多化學元素 如銫 銣 鉈 銦 鎵等 都是在實驗室里通過光譜分析發(fā)現(xiàn)的 天文學家將光譜分析應用于恒星 證明了宇宙中物質構成的統(tǒng)一性 光譜分析還為深入研究原子世界奠定了基礎 近代原子物理學正是從原子光譜的研究中開始的 特別提醒 光譜分析具有很高的靈敏度 樣本中元素含量達到10 10g就可以被檢測到 2 太陽光譜 1 太陽光譜的特點 在連續(xù)譜的背景上出現(xiàn)一些不連續(xù)的暗線 2 太陽光譜的產生 太陽中心發(fā)出的光中含有各種顏色的光 當陽光透過太陽的高層大氣射向地球時 太陽高層大氣含有的元素會吸收它自己特征譜線的光 然后再向四面八方發(fā)射出去 到達地球的這些譜線看起來就弱了 這就形成了連續(xù)譜背景下的暗線 3 研究太陽光譜的意義通過對太陽光譜中暗線的分析 與已知元素的特征光譜相比較 可以分析太陽大氣中含有的化學成分 特別提醒 原子只會吸收自己特征譜線的光 所以吸收光譜中暗線的頻率等于發(fā)射光譜中亮線的頻率 它們都是原子的特征譜線 即時應用 即時突破 小試牛刀 3 單選 太陽的連續(xù)光譜中有許多暗線 它們對應著某些元素的特征譜線 產生這些暗線的原因是 A 太陽表面大氣層中缺少相應的元素B 太陽內部缺少相應的元素C 太陽表面大氣層中存在著相應的元素D 太陽內部存在著相應的元素 解析 選C 太陽光譜是吸收光譜 太陽內部射出的光線含有各種顏色的光 當陽光穿過太陽大氣層時 大氣層中的元素會吸收它自己特征譜線的光 研究太陽光譜可知太陽大氣層中有哪些元素 課堂互動講練 雙選 有關原子光譜下列說法正確的是 A 原子光譜反映了原子的結構特征B 氫原子光譜跟其他原子的光譜是相同的C 太陽光譜是連續(xù)的D 鑒別物質的成分可以采用光譜分析 思路點撥 根據(jù)光譜分析的原理解決 自主解答 各原子光譜反映了它們各自的特征 所以A正確 B錯誤 太陽光譜是吸收光譜 它是不連續(xù)的 C錯誤 光譜可以用來鑒別物質的組成 D正確 故正確答案為A D 答案 AD 變式訓練 單選 關于光譜和光譜分析 下列說法不正確的是 A 太陽光譜是連續(xù)光譜 分析太陽光譜可以知道太陽內部的化學元素的組成B 強白光通過酒精燈火焰上的鈉鹽 是吸收光譜C 進行光譜分析時 可以利用線狀譜 也可以利用吸收光譜 但不能用連續(xù)光譜D 煤氣燈火焰上的鈉鹽產生的光譜是線狀譜 解析 選A 太陽光譜是吸收光譜 這是由于太陽內部發(fā)出的強光經過溫度比較低的太陽大氣層時產生的 A錯誤 由吸收光譜產生的條件知B正確 光譜分析中只能用線狀譜和吸收光譜 所以C正確 煤氣燈火焰上的鈉鹽呈稀薄氣體狀態(tài) 因此也是線狀譜 故正確答案為A 試計算氫原子光譜中萊曼系的最長波和最短波的波長各是多少 答案 1 22 10 7m9 12 10 8m 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全