高中物理 第十八章 原子结构 3 氢原子光谱课堂导引素材 新人教版选修3-5（通用）

高中物理 第十八章 原子结构 3 氢原子光谱课堂导引素材 新人教版选修3-5（通用）

‎3 氢原子光谱 ‎ 互动课堂 疏导引导 ‎1.线状谱和连续谱的不同之处 线状谱 连续谱 形状特征 一条条分立的谱线 连在一起的光带 组成 某些不连续的波长的光组成 一切波长的光都有 产生 稀薄气体发光形成 炽热的固体、液体及高压气体发光形成 应用 可用于光谱分析 不能用于光谱分析 ‎2.氢原子光谱 巴耳末系是氢光谱在可见光区的谱线，其波长公式n=3，4，5，…可见n取整数，不能取连续值，故波长也只能是分立的值.‎ 除巴耳末系之外，处于紫外区的赖曼系，处于红外区的帕邢系，及处于红外区的布拉开系等也都属于氢原子光谱，这些谱线的波长公式也都与巴耳末公式相类似.表示为：‎ 赖曼系,n=2,3,4，…‎ 巴耳末系,n=3,4,5，…‎ 帕邢系,n=4,5，6，…‎ 布喇开系,n=5，6，7，…‎ 普丰特系,n=6,7,8，…‎ 显然氢原子光谱的波数可以表达为 ‎，‎ 式中m=1,2,3,…;对每一个m,n=m+1,m+2,m+3,…构成一个谱线系.‎ ‎3.用经典（电磁）理论在解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征时遇到的困难 ‎（1）用经典理论研究原子的稳定性：‎ 核外电子没被库仑力吸引到原子核上电子以很大速度绕核运动电磁场变化向外辐射电磁波能量减少电子绕核运行轨道半径减小电子做螺旋线运动最后落到原子核上.‎ ‎（2）用经典理论研究原子光谱 电子绕核运动时辐射电磁波的频率应等于电子绕核运行的频率，电子越转能量越小，轨道半径不断减小，运行频率不断改变，这个变化有连续性原子辐射电磁波的频率也要不断变化大量原子发光的光谱应该是连续谱.‎ ‎（3）据经典理论，以上推理都是正确的，但推出的结果与现实不相符，说明经典理论可以很好地应用于宏观物体，但不能用于解释原子世界的现象.‎ 活学巧用]‎ ‎【例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，可以鉴定物质中含哪些元素 思路解析：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 ‎【例2】关于巴耳末公式的理解，正确的是…（　　）‎ A.此公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的 B.公式中n可取任意值，故氢光谱是连续谱 C.公式中n只能取整数值，故氢光谱是线状谱 D.公式不但适用于氢光谱的分析，也适用于其他原子的光谱 思路解析：此公式是巴耳末在研究氢光谱在可见光区的14条谱线中得到的，只适用于氢光谱的分析，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 ‎【例3】在可见光范围内波长最长的2条谱线所对应的n，它们的波长各是多少？氢原子光谱有什么特点？‎ 思路解析：据公式n=3,4,5,…‎ 当n=3 时，波长λ最大，其次是n=4时，‎ 当n=3时，‎ 解得λ1=6.5×10‎-7m.‎ 当n=4时，‎ 解得λ2=4.8×10‎-7m.‎ 氢原子光谱是由一系列不连续的谱线组成的线状谱.‎ 答案：‎ n=3时，λ=6.5×10‎-7m,n=4时，λ=4.8×10‎-7m.氢原子光谱是由一系列不连续的谱线组成的.‎ ‎【例4】氢原子光谱除了巴耳末系外，还有赖曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为,n=4,5,6,…R=1.10×‎107m-1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求：‎ ‎（1）n=6时，对应的波长.‎ ‎（2）帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多少？n=6时，传播频率为多大？‎ 思路解析：（1）若帕邢系公式,当n=6时，得λ=1.09×10‎-6m.‎ ‎（2）帕邢系形成的谱线在红外区域，而红外线属于电磁波，在真空中以光速传播，故波速为光速c=3×‎108m/s,由，得Hz=2.75×1014Hz.‎ 答案：（1）1.09×10‎‎-6m ‎（2）3×‎108m/s　2.75×1014Hz