1、.第三節氫原子光譜學 習 目 標 理解光譜的定義與分類理解氫原子光譜的實驗規律，知道何為巴耳末系理解經典原子理論的困難知 識 導 圖知識點1光譜1定義用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按_波長_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_一條條的亮線_組成的光譜。2連續譜：由_連在一起_的光帶組成的光譜。3特征譜線各種原子的發射光譜都是_線狀譜_，且不同原子的亮線位置_不同_，故這些亮線稱為原子的_特征_譜線。4光譜光析由于每種原子都有自己的_特征譜線_，可以利用它來鑒別_物質_和確定物質的_組成成分_，這種方法稱為光譜分析，它的優點是_靈敏度_高，樣本中一種元素的含量

2、到達_1010g_時就可以被檢測到。知識點2氫原子光譜的實驗規律1光的產生許多情況下光是由原子內部_電子_的運動產生的，因此光譜研究是探究_原子構造_的一條重要途徑。2巴耳末公式_R_n3,4,53巴耳末公式的意義以簡潔的形式反映了氫原子的線狀光譜，即輻射波長的_分立_特征。知識點3經典理論的困難1核式構造模型的成就正確地指出了_原子核_的存在，很好的解釋了_粒子散射實驗_。2經典理論的困難經典物理學既無法解釋原子的_穩定性_又無法解釋原子光譜的_分立特征_。 預習反響判一判1各種原子的明線光譜中的明線和它吸收光譜中的暗線必定一一對應。×2熾熱的固體、液體和高壓氣體發出的光形成連續光

3、譜。3巴耳末公式是巴耳末在研究氫光譜特征時發現的。4分析物質發光的光譜，可以鑒別物質中含哪些元素。5經典物理學可以很好地應用于宏觀世界，也能解釋原子世界的現象。×選一選多項選擇關于巴耳末公式Rn3,4,5的理解，正確的選項是ACA此公式只適用于氫原子發光B公式中的n可以是任意數，故氫原子發光的波長是任意的C公式中的n是大于等于3的正整數，所以氫原子光譜不是連續的D該公式包含了氫原子的所有光譜線解析：巴耳末公式是分析氫原子的譜線得到的一個公式，它只反映氫原子譜線的一個線系，故A正確，D錯誤；公式中的n只能取不小于3的正整數，B錯誤，C正確。想一想能否根據對月光的光譜分析確定月球的組成成

4、分？答案：不能。月球不能發光，它只能反射太陽光，故其光譜是太陽的光譜，對月光進展光譜分析確定的并非月球的組成成分。探究一光譜和光譜分析S1早在17世紀，牛頓就發現了白光通過三棱鏡后的色散現象，并把實驗中得到的彩色光帶叫做光譜，如下圖。研究光譜有哪方面的意義？提示：光是由原子內部電子的運動產生的，因此光譜研究是探究原子構造的重要途徑。G1光譜的分類2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

5、些譜線看起來就暗了，這就形成了連續譜背景下的暗線。3光譜分析這種方法的優點是非常靈敏而且迅速。某種元素在物質中的含量達1010克，就可以從光譜中發現它的特征譜線將其檢查出來。光譜分析在科學技術中有廣泛的應用：1檢查物質的純度。2鑒別和發現元素。3天文學上光譜的紅移說明恒星的遠離等等。特別提醒：光譜分析可以使用發射光譜中的線狀譜，也可以使用吸收光譜，因它們都有原子自身的特征譜線，但不能使用連續光譜。D典例1多項選擇以下關于光譜和光譜分析的說法中，正確的選項是BCA太陽光譜和白熾燈光譜都是線狀譜B煤氣燈火焰中燃燒的鈉蒸氣或霓虹燈產生的光譜都是線狀譜C進展光譜分析時，可以用線狀譜，不能用連續光譜D我

6、們能通過光譜分析鑒別月球的物質成分解題指導：要明確光譜和物質發光的對應關系，熾熱的固體、液體和高壓氣體發出的是連續光譜，而稀薄氣體發射的是線狀譜。解析：太陽光譜中的暗線是太陽發出的連續光譜經過太陽大氣層時產生的吸收光譜，正是太陽發出的光譜被太陽大氣層中存在的對應元素吸收所致，白熾燈發出的是連續光譜，A錯誤；月球本身不會發光，靠反射太陽光才能使我們看到它，所以不能通過光譜分析鑒別月球的物質成分，D錯誤；光譜分析只能是線狀譜和吸收光譜，連續光譜是不能用來做光譜分析的，所以C正確；煤氣燈火焰中燃燒的鈉蒸氣或霓虹燈都是稀薄氣體發出的光，產生的光譜都是線狀譜，B正確。,對點訓練1多項選擇如圖甲所示是a、

7、b、c、d四種元素的線狀譜，圖乙是某礦物的線狀譜，通過光譜分析可以理解該礦物中缺乏的是BDAa元素Bb元素Cc元素 Dd元素解析：把礦物的線狀譜與幾種元素的特征譜線進展對照，b、d元素的譜線在該線狀譜中不存在，故B、D正確。探究二氫原子光譜的實驗規律S2氫原子是自然界中最簡單的原子，對它的光譜線的研究獲得的原子內部構造的信息，對于研究更復雜的原子的構造有指導意義。從氫氣放電管可以獲得氫原子光譜，如下圖，氫原子的光譜為線狀譜。試分析氫原子光譜的分布特點。提示：在氫原子光譜圖中的可見光區內，由右向左，相鄰譜線間的間隔 越來越小，表現出明顯的規律性。G1氫原子光譜實驗在充有稀薄氫氣的放電管兩極間加上

8、2kV3kV的高壓，使氫氣放電，氫原子在電場的激發下發光，通過分光鏡觀察氫原子的光譜。實驗裝置如下圖2實驗現象在可見光區內，觀察到波長分別為656.47nm、486.27nm、434.17nm、410.29nm的四條譜線，分別用符號H、H、H、H 表示。見以下圖3巴耳末公式Rn3,4,5式中n只能取整數，R稱為里德伯常量R1.10×107m1。巴耳末線系的4條譜線都處于可見光區。在巴耳末線系中n值越大，對應的波長越短，即n3時，對應的波長最長；n6時，對應的波長最短。除了巴耳末線系，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。4其他譜線除了巴耳末系，氫原子

9、光譜在紅外和紫外光區的其他譜線，也都滿足與巴其末公式類似的關系式。D典例2巴耳末系譜線波長滿足巴耳末公式 R，式中n3,4,5，在氫原子光譜可見光區，最長波長與最短波長之比為DAB C D解題指導：注意氫原子光譜可見光區的四條譜線對應n的取值分別為3,4,5,6，n的取值越小，波長越大。解析：巴耳末系的前四條譜線在可見光區，n的取值分別為3,4,5,6。n越小，越大，故n3時波長最大，max；n6時波長最小，min，故，D正確。,對點訓練2對于巴耳末公式以下說法正確的選項是CA所有氫原子光譜的波長都與巴耳末公式相對應B巴耳末公式只確定了氫原子發光的可見光部分的光的波長C巴耳末公式確定了氫原子發

10、光一組譜線的波長，其中既有可見光，又有紫外光D巴耳末公式確定了各種原子發光中的光的波長解析：巴耳末公式只確定了氫原子發光中的一組譜線的波長，不能描繪氫原子發出的各種波長，也不能描繪其他原子的發光，故A、D錯誤；巴耳末公式是由當時的可見光中的部分譜線總結出來的，但它也適用于可見光和紫外光，故B錯誤，C正確。易錯點：對光譜和光譜分析認識不正確案例關于光譜和光譜分析的說法中，正確的選項是DA太陽光譜和白熾燈光譜都是發射光譜B冶煉時的煉鋼爐流出的鐵水的光譜是線狀譜C光譜都可以用于物質成分的分析D分析恒星的光譜，可以確定該恒星的化學成分易錯分析：不明確太陽光經過太陽大氣層射到地球后，已是吸收光譜，而錯選

11、A；不明確光譜分析的本質，認為光譜都可以用于物質成分的分析而錯選C。正確解答：因為太陽光譜為吸收光譜，故A錯誤；高溫鐵水是熾熱液體，所產生的光譜為連續譜，B錯誤；線狀譜明線光譜、吸收光譜的譜線是原子的特征譜線，是原子輻射、吸收光子產生的光譜，可用于光譜分析。而連續譜無原子的特征譜線，故不能應用于光譜分析，C錯誤；除恒星外的行星、衛星自身不發光，它們能反射太陽光，所以可利用光譜分析判斷恒星的化學組成，故D正確。正確答案：D1山東省濱州市20192019學年高二上學期期末以下說法正確的選項是BA湯姆遜首先發現了電子，并測定了電子電荷量B粒子散射實驗說明了原子的正電荷和絕大部分質量集中在一個很小的核

12、上C光電效應現象提醒了光的波動性 D氫原子的發射光譜是連續譜解析：湯姆遜首先發現了電子，提出了“棗糕式原子模型，密立根測定了電子電荷量，故A錯誤；粒子散射實驗說明了原子的正電荷和絕大部分質量集中在一個很小的核上，故B正確；光電效應現象提醒了光的粒子性，故C錯；氫原子的發射光譜是不連續譜，只能發出特定頻率的譜線，故D錯。2河北省保定市20192019學年高二下學期期中太陽的連續光譜中有許多暗線，它們對應著某些元素的特征譜線，產生這些暗線是由于CA太陽外表大氣層中缺少相應的元素B太陽內部缺少相應的元素C太陽外表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：太陽光譜是太陽內部發出的光在經過

13、太陽大氣的時候，被太陽大氣層中的某些元素吸收而產生的，是一種吸收光譜。所以太陽光的光譜中有許多暗線，它們對應著太陽大氣層中的某些元素的特征譜線，故C正確，A、B、D錯誤。3多項選擇山東德州20192019學年高三模擬關于巴耳末公式Rn3,4,5的理解，正確的選項是ACA此公式只適用于氫原子發光B公式中的n可以是任意數，故氫原子發光的波長是任意的C公式中的n是大于等于3的正整數，所以氫原子光譜不是連續的D該公式包含了氫原子的所有光譜線解析：巴耳末公式是分析氫原子的譜線得到的一個公式，它只反映氫原子譜線的一個線系，故A正確，D錯誤；公式中的n只能取不小于3的正整數，B錯誤，C正確。 根底夯實 一、

14、選擇題13題為單項選擇題，4、5題為多項選擇題1盧瑟福的原子核式構造學說初步建立了原子核構造的正確圖景，解決的問題有AA解釋了粒子散射現象B原子中存在電子C結合經典電磁理論解釋原子的穩定性D結合經典電磁理論解釋氫光譜解析：通過粒子散射實驗，盧瑟福提出了原子的核式構造模型，而經典電磁理論并不能解釋原子的穩定性和氫原子光譜，A正確，B、C、D錯誤。2以下關于光譜的說法正確的選項是CA月光是連續光譜B日光燈產生的光譜是連續光譜C酒精燈中燃燒的鈉蒸氣所產生的光譜是線狀譜D白光通過溫度較低的鈉蒸氣，所產生的光譜是線狀譜解析：月光是反射的太陽光，是吸收光譜，應選項A錯。日光燈是低壓蒸氣發光，所以產生的是線

15、光譜，應選項B錯。酒精燈中燃燒的鈉蒸氣屬于低壓氣體發光產生線狀譜，應選項C正確，選項D錯。3巴耳末通過對氫光譜的研究總結出巴耳末公式Rn3,4,5，對此，以下說法正確的選項是CA巴耳末根據核式構造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巴耳末根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，其波長的分立值并不是人為規定的解析：巴耳末公式是根據對氫光譜的分析得出的，而不是根據核式構造總結出的，A錯、C對；巴耳末公式只確定了氫原子發光中的一個線系波長，不能描繪氫原子發出的各種光的波長，此公式反映出氫原子發光是不連續的，B、D錯。4關于經典電磁理論與氫原子光

16、譜之間的關系，以下說法正確的選項是BCA經典電磁理論很容易解釋原子的穩定性B根據經典電磁理論，電子繞原子核轉動時，電子會不斷釋放能量，最后被吸附到原子核上C根據經典電磁理論，原子光譜應該是連續的D氫原子光譜徹底否認了經典電磁理論解析： 根據經典電磁理論，電子繞原子核轉動時，電子會不斷釋放能量最后被吸附到原子核上，原子不應該是穩定的，并且發射的光譜應該是連續的。氫原子光譜并沒有完全否認經典電磁理論，是要引入新的觀念了。故正確答案為B、C。5關于太陽光譜，以下說法正確的選項是BCA太陽光譜為連續譜B太陽光譜為吸收光譜C研究太陽光譜，可以理解太陽大氣層的物質成分D研究太陽光譜，可以理解地球大氣層的物

17、質成分解析：弄清太陽光譜的成因。太陽光譜是吸收光譜，是通過太陽大氣層后，被太陽大氣層中物質吸收后形成的光譜。而吸收光譜的譜線與這種元素的線狀譜是對應的，因此分析吸收光譜，也可理解物質的組成，故B、C正確。二、非選擇題6利用白熾燈蠟燭霓虹燈在酒精火焰中燒鈉和鉀的鹽所產生的光譜中，能產生連續光譜的有_和_，能產生明線光譜的有_和_。解析：白熾燈是熾熱物體，是連續光譜，蠟燭是化學反響燃燒發光也是連續光譜；霓虹燈是稀薄氣體發光，是明線光譜；在酒精火焰上鈉或鉀的鹽，會使鈉或鉀的鹽分解為鈉離子或鉀離子，即使鈉或鉀處于電離態，當它們向基態躍遷時，會放出光子形成鈉或鉀的特征譜線，形成明線光譜，所以題中和屬于連

18、續光譜，和屬于明線光譜。7在可見光范圍內波長最長的2條譜線所對應的n和它們的波長各是多少？氫原子光譜有什么特點？答案：n3時，6.5×107m，n4時，4.8×107m解析：據公式Rn3,4,5，當n3時，波長最大，其次是n4時，當n3時，1.10×107×解得16.5×107m當n4時，1.10×107×解得24.8×107m氫原子光譜是由一系列不連續的譜線組成的線狀譜。 才能提升 一、選擇題1、2題為單項選擇題，35題為多項選擇題1黃岡中學20192019學年高二下學期期中關于原子的特征譜線，以下說法不正確的選

19、項是DA不同原子的發光頻率是不一樣的，每種原子都有自己的特征譜線B原子的特征譜線可能是由于原子從高能級向低能級躍遷時放出光子而形成的C可以用特征譜線進展光譜分析來鑒別物質和確定物質的組成成分D原子的特征譜線是原子具有核式構造的有力證據解析：不同原子的發光頻率是不一樣的，每種原子都有自己的特征譜線，故不同原子的發光頻率是不一樣的，每種原子都有自己的特征譜線，選項A正確；原子的特征譜線可能是由于原子從高能級向低能級躍遷時放出光子而形成的，應選項B正確；每種原子都有自己的特征譜線，可以用特征譜線進展光譜分析來鑒別物質和確定物質的組成成分，應選項C正確；粒子散射實驗是原子具有核式構造的有力證據，應選項

20、D錯誤。2對原子光譜，以下說法不正確的選項是BA原子光譜是不連續的B由于原子都是由原子核和電子組成的，所以各種原子的原子光譜是一樣的C各種原子的原子構造不同，所以各種原子的原子光譜也不一樣D分析物質發光的光譜，可以鑒別物質中含哪些元素解析：原子光譜為線狀譜，A正確；各種原子都有自己的特征譜線，故B錯誤，C正確；對各種原子的特征譜線進展光譜分析可鑒別物質組成，D正確。3以下對氫原子光譜實驗規律的認識中，正確的選項是ABA雖然氫原子核外只有一個電子，但氫原子也能產生多種波長的光B氫原子產生的光譜是一系列波長不連續的譜線C氫原子產生的光譜是一系列亮度不連續的譜線D氫原子產生的光的波長大小與氫原子放電管放電強弱有關解析：氫原子光譜是線狀譜，波長是一系列不連續的、分立的特征譜線，并不是只含有一種波長的光，不是亮度不連續的譜線，選項A、B正確，選項C錯誤；氫原子光譜是氫原子的特征譜線，只要是氫原子發出的光，光譜就一樣，與放電管的放電強弱無關，選項D錯誤。4通過光柵或棱鏡獲得物質發光的光譜ACDA按光的頻率順序排列B按光子的質量大小排列C按光的速度大小排列D按光子的能量大小排列解析：光譜是將光按波長展開的，而波長與頻率相對應，故A正確；光子沒有質量，各種色光在真空中傳播速度一樣，在介質中傳播速度不同，B錯誤，