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18-3

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3　氢原子光谱

1．了解光谱、连续光谱和线状光谱等概念．

2．知道氢原子光谱的实验规律．

3．知道经典物理的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱分立特征.

一、光谱

 定义：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱．

 分类

(1)线状谱：由组成的光谱．

(2)连续谱：由的光带组成的光谱．

 特征谱线：各种原子的发射光谱都是，且不同原子的亮线位置，故这些亮线称为原子的谱线．

波长

一条条的亮线

连在一起

线状谱

不同

特征

光谱分析：由于每种原子都有自己的，可以利用它来鉴别物质和确定物质的，这种方法称为光谱分析，它的优点是高，样本中一种元素的含量达到

时就可以被检测到．

特征谱线

组成成分

灵敏度

10－10 g

二、氢原子光谱的实验规律

 许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的一条重要途径．

 巴耳末公式：＝ (n＝3，4，5…)

 巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的特征．

分立

三、经典理论的困难

 核式结构模型的成就：正确地指出了原子核的存在，很好的解释了．

 经典理论的困难：经典物理学既无法解释原子的又无法解释原子光谱的．

α粒子散射实验

稳定性

分立特征

一、光谱

 光谱的分类

线状谱和连续谱的不同之处

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，是一种吸收光谱．

(2)对太阳光谱的解释：阳光中含有各种颜色的光，但当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气中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暗了，这就形成了连续谱背景下的暗线．

光谱分析

(1)优点：灵敏度高，分析物质的最低量达10－10 g.

(2)应用：①应用光谱分析发现新元素；②鉴别物体的物质成分；研究太阳光谱时发现了太阳中存在钠、镁、铜、锌、镍等金属元素．③应用光谱分析鉴定食品优劣．

二、氢原子光谱的实验规律

 氢原子的光谱

从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图18－3－1所示．

图18－3－1

氢原子光谱的特点

在氢原子光谱图中的可见光区内，由右向左，相邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性．巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式，该公式称为巴耳末公式：

(1)公式中n只能取整数，不能连续取值，波长也只会是分立的值．

(2)除了巴耳末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线，也都满足与巴耳末公式类似的关系式．

光谱及光谱分析

【典例1】关于光谱，下列说法中正确的是 (　　)．

A．太阳光谱是连续光谱

B．稀薄的氢气发光产生的光谱是线状谱

C．煤气灯上燃烧的钠盐汽化后的钠蒸汽产生的光谱是线状谱

D．白光通过钠蒸汽产生的光谱是线状谱

解析　太阳光谱是太阳光产生的白光，通过太阳周围温度较低的大气时，某些波长的光被太阳大气层中的某些元素吸收从而产生的吸收光谱，所以A不正确；稀薄的氢气发光产生的是原子光谱又叫明线光谱，所以B正确；钠蒸汽产生的光谱是原子光谱,C正确；白光通过钠蒸汽产生的光谱是吸收光谱，所以D不正确，应选B、C.

答案　BC

借题发挥　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．

【变式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

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

氢原子光谱的实验规律

答案　(1)1.09×10－6 m　(2)3.0×108 m/s　2.75×1014 Hz

借题发挥　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．

A．此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的

B．公式中n可取任意值，故氢原子光谱是连续谱

C．公式中n只能取不小于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱

D．公式不但适用于氢原子光谱的分析，也适用于其他原子的光谱

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．

答案　AC

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