1、自 主 學 習 基 礎 知 識 3 氫原子光譜 學習目標1.了解光譜、連續譜和線狀譜等概 念(重點)2.知道氫原子光譜的實驗規律(重點) 3.知道經典物理的困難在于無法解釋原子的穩定性和 光譜分立特征(難點) 合 作 探 究 重 難 疑 點 課 時 作 業 解 題 技 巧 素 養 培 優 1定義 用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按_展 開，獲得光的波長(頻率)和強度分布的記錄，即 光譜 2分類 (1)線狀譜：由一條條的_組成的光譜 (2)連續譜：由連在一起的_組成的光 譜 波長 亮線 光帶 3特征譜線 各種原子的發射光譜都是_，且不同原 子的亮線位置_，故這些亮線稱為原子的 _譜線 4光譜分析

2、(1)定義：利用原子的_來鑒別物質和 確定物質的組成成分 (2)優點：靈敏度高 線狀譜 不同特征 特征譜線 為什么用棱鏡可以把各種顏色的光展開？ 【提示】不同顏色的光在棱鏡中的折射率 不同，因此經過棱鏡后的偏折程度也不同 內部 2氣體發光原理 (1)氣體放電：玻璃管中稀薄氣體在強電場的 作用下會電離，形成自由移動的正負電荷，于是 氣體變成導體，導電時會發光 (2)氫光譜：從氫氣放電管可以獲得氫原子光 譜 分立 1氫原子光譜是利用氫氣放電管獲得的( ) 2由巴耳末公式可以看出氫原子光譜是線光 譜( ) 3在巴耳末公式中，n值越大，氫光譜的波 長越長( ) 穩定性 分立 原子 【提示】根據經典理論

3、，原子可以輻射各種頻率的光，即原 子的光譜應該總是連續的實際看到的原子的光譜是分立的線狀譜 預習完成后，請把你認為難以解決的問題記 錄在下面的表格中 問題問題1 問題問題2 問題問題3 問題問題4 學生分組探究一光譜的分類和不同特征 第1步探究分層設問，破解疑難 1某種原子線狀光譜中的亮線與其吸收光譜 中的暗線具有什么關系？ 【提示】某種原子線狀光譜中的亮線與其 吸收光譜中的暗線是一一對應的 2利用光譜分析能不能探索原子的結構？ 【提示】能原子光譜的不連續性反映出 原子結構的不連續性，所以光譜分析也可以用于 探索原子的結構 第2步結論自我總結，素能培養 1光譜的分類 (1)發射光譜：物質發光直

4、接獲得的光譜，分 為連續光譜和線狀光譜(或原子光譜) (2)吸收光譜：連續光譜中某些波長的光被物 質吸收后產生的光譜 2幾種光譜的比較 比比 較光譜較光譜 產生條件產生條件光譜形式光譜形式應用應用 線狀光線狀光 譜譜 稀薄氣體發光稀薄氣體發光 形成的光譜形成的光譜 一些不連續的明線一些不連續的明線 組成，不同元素的組成，不同元素的 明線光譜不同明線光譜不同(又叫又叫 特征光譜特征光譜) 可用于光譜可用于光譜 分析分析 連續光連續光 譜譜 熾熱的固體、熾熱的固體、 液體和高壓氣液體和高壓氣 體發光形成的體發光形成的 連續分布，一切波連續分布，一切波 長的光都有長的光都有 不能用于光不能用于光 譜

5、分析譜分析 吸收光吸收光 譜譜 熾熱的白光通熾熱的白光通 過溫度較白光過溫度較白光 低的氣體后，低的氣體后， 再色散形成的再色散形成的 用分光鏡觀察時，用分光鏡觀察時， 見到連續光譜背景見到連續光譜背景 上出現一些暗線上出現一些暗線(與與 特征譜線相對應特征譜線相對應) 可用于光譜可用于光譜 分析分析 3.太陽光譜 (1)太陽光譜的特點：在連續譜的背景上出 現一些不連續的暗線，是一種吸收光譜 (2)對太陽光譜的解釋：陽光中含有各種顏 色的光，但當陽光透過太陽的高層大氣射向地球 時，太陽高層大氣中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射出去，到達 地球的這些譜線看起來就暗了，這

6、就形成了連續 譜背景下的暗線 4光譜分析 (1)優點：靈敏度高，分析物質的最低量達 1010 g. (2)應用： 應用光譜分析發現新元素； 鑒別物體的物質成分：研究太陽光譜時發 現了太陽中存在鈉、鎂、銅、鋅、鎳等金屬元素； 應用光譜分析鑒定食品優劣 第3步例證典例印證，思維深化 以下說法正確的是() A進行光譜分析可以用連續光譜，也可以 用吸收光譜 B光譜分析的優點是非常靈敏而且迅速 C分析某種物質的化學組成可以對這種物 質發出的白光通過另一種物質的低溫蒸氣取得的 吸收光譜進行分析 D攝下月球的光譜可以分析出月球上有哪 些元素 【思路點撥】解答此題應注意如下兩點： (1)光譜分析只能用線狀譜

7、(2)光譜分析的方法是用白光照射被鑒定物質 的低壓蒸氣 【解析】進行光譜分析不能用連續光譜， 只能用線狀光譜或吸收光譜；光譜分析的優點是 靈敏而迅速；分析某種物質的組成，可用白光照 射其低壓蒸氣產生的吸收光譜進行；月球不能發 光，它只能反射太陽光，故其光譜是太陽光譜， 不是月球的光譜，不能用來分析月球上的元 素故B正確 【答案】B 光譜問題的分析方法 1連續譜和線狀譜同屬發射光譜 (1)連續譜由熾熱的固體、液體和高壓氣體直 接發光形成，光譜為一條光帶，含有各種頻率的 光 (2)線狀譜是由稀薄氣體或金屬蒸汽產生的，光譜是 一些不連續的亮線，僅含有一些特定頻率的光線狀譜 中每條光譜線對應著一種頻率

8、，不同元素的原子產生的 線狀譜不同，因而可以用線狀譜來確定物質的成分 2太陽光譜是吸收光譜 吸收光譜是由高溫物體發出的白光通過低溫物質， 某些波長的光被吸收后產生的光譜光譜在連續譜的背 景下有若干暗線，而這些暗線與線狀譜的亮線一一對應， 因而吸收光譜中的暗線也是該元素原子的特征譜線 第4步巧練精選習題，落實強化 1(多選)(2014大慶高二檢測)通過光柵或棱 鏡獲得物質發光的光譜，光譜() A按光的波長順序排列 B按光的頻率順序排列 C按光子質量的大小排列 D按光子能量的大小排列 【解析】由于光譜是將光按波長展開，而 波長與頻率相對應，故A、B正確；光子沒有質量， 故C錯誤；由愛因斯坦的光子說

9、可知，光子的能 量與光子頻率相對應，D正確 【答案】ABD 2(多選)關于太陽光譜，下列說法正確的是( ) A太陽光譜是吸收光譜 B太陽光譜中的暗線，是太陽光經過太陽 大氣層時某些特定頻率的光被吸收后而產生的 C根據太陽光譜中的暗線，可以分析太陽 的物質組成 D根據太陽光譜中的暗線，可以分析地球 大氣層中含有哪些元素 【解析】太陽光譜是吸收光譜因為太陽是一個高溫物 體，它發出的白光通過溫度較低的太陽大氣層時，會被太陽大 氣層中的某些元素的原子吸收，從而使我們觀察到的太陽光譜 是吸收光譜，所以分析太陽的吸收光譜，可知太陽大氣層的物 質組成，而某種物質要觀察到它的吸收光譜，要求它的溫度不 能太低，

10、但也不能太高，否則會直接發光，由于地球大氣層的 溫度很低，所以太陽光通過地球大氣層時不會被地球大氣層中 的物質原子吸收上述選項中正確的是A、B. 【答案】AB 學生分組探究二氫原子光譜的規律和應用 第1步探究分層設問，破解疑難 1巴耳末是依據核式結構理論總結出巴耳末 公式的嗎？ 【提示】不是巴耳末公式是由當時已知 的可見光中的部分譜線總結出來的，不是依據核 式結構理論總結出來的 2根據巴耳末公式可知氫原子發光的波長是 分立值，它是人為規定的嗎？ 【提示】不是巴耳末公式準確反映了氫 原子發光的實際波長，其波長的分立值并不是人 為規定的 第2步結論自我總結，素能培養 1氫原子的光譜： 從氫氣放電管

11、可以獲得氫原子光譜，如圖 1831所示 圖1831 2氫原子光譜的特點：在氫原子光譜圖中的 可見光區內，由右向左，相鄰譜線間的距離越來 越小，表現出明顯的規律性 4其他譜線：除了巴耳末系，氫原子光譜在 紅外和紫外光區的其他譜線，也都滿足與巴耳末 公式類似的關系式 第3步例證典例印證，思維深化 (2)n的取值越大，對應的波長越短 【答案】當n3時，波長最長為6.5510 7 m 當n時，波長最短為3.64107 m A巴耳末依據核式結構理論總結出巴耳末 公式 B巴耳末公式反映了氫原子發光的連續性 C巴耳末依據氫光譜的分析總結出巴耳末 公式 D巴耳末公式準確反映了氫原子發光的分 立性，其波長的分立

12、值并不是人為規定的 【解析】由于巴耳末是利用當時已知的、 在可見光區的4條譜線做了分析總結出的巴耳末公 式，并不是依據核式結構理論總結出來的，巴耳 末公式反映了氫原子發光的分立性，也就是氫原 子實際只有若干特定頻率的光，由此可知C、D正 確 【答案】CD 【解析】此公式是巴耳末在研究氫原子光 譜在可見光區的四條譜線中得到的，只適用于氫 原子光譜的分析，A對，D錯；公式中n只能取大 于等于3的整數，不能連續取值故氫原子光譜 是線狀譜，B錯，C對 【答案】AC 射某種金屬進行光電效應實驗，當用賴曼系 波長最長的光照射時，遏止電壓的大小為U1，當 用巴耳末系波長最短的光照射時，遏止電壓的大 小為U2，已知電子電荷量的大小為e，真空中的光 速為c，試求：普朗克常量和該種金屬的逸出功 【解析】設金屬的逸出功為W0，光電效應 所產生的光電子最大初動能為Ekm， 由動能定理知：EkmeU， 由題中所給公式有： 先聽名師指津 本題屬于學科內的綜合問題，光譜和光電效 應規律相聯系只能通過波長，即發生光電效應時 入射光的波長等于對應光譜的波長，另外要