1、,周璐系列复习课件原子与原子核,第二节 氢原子光谱,A,S,L1,P,L2,B,M,N,L3,分光镜由平行光管A、三棱镜P和望远镜筒B组成。平行光管A的前方有一个宽度可以调节的狭缝S。从狭缝射入的光线经透镜L1折射后，变成平行光线射到三棱镜P上。不同频率的光经过三棱镜沿不同的折射方向射出，并在透镜L2后方的平面MN上分别会聚成不同颜色的像（谱线）。通过望远镜B的目镜L3，就看到了放大的光谱像。,、分光镜的构造原理,光 谱,发射光谱,定义：由发光体直接产生的光谱,连续光谱,产生条件：炽热的固体、液体和高压 气体发光形成的,光谱的形式：连续分布，一切波长的光都有,线状光谱,（原子光谱）,产生条件：
2、稀薄气体发光形成的光谱,光谱形式：一些不连续的明线组成，不同元素的明线光谱不同（又叫特征光谱）,吸收光谱,定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱,产生条件：炽热的白光通过温度较白光低的气体后，再色散形成的,光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现一些暗线（与特征谱线相对应）,、各种光谱的特点及成因,、光谱分析,1、光谱：按一定次序排列的彩色光带。,2、光谱分析：由于每一种元素都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成。这种方法叫做光谱分析。,3、光谱分析的的原理：利用发射光谱和吸收光谱。,4、光谱分析的优点：非常灵敏而且迅速。,5、光谱分析的应用：发现
3、新元素和研究天体的化学组成。,思考与研讨,1、下列物质能产生线状谱的是：（ ）A、炽热的钢水 B、炽热的高压气体C、发光的白炽灯 D、试电笔内氖管,2、下列产生吸收光谱的是：（ ）A、霓红灯发光产生的光谱 B、蜡烛火焰C、高压水银灯发光产生的光谱 D、白光通过温度较低的钠蒸气,D,D,3、关于光谱的下列说法中正确的是：（ ）A、连续光谱和线状光谱都是发射光谱B、线状光谱的谱线含有原子的特征谱线C、固体、液体和气体的发射光谱是连续光谱，只有金属蒸气的发射光谱是线状光谱D、在吸收光谱中，低温气体原子吸收的光恰好就是这种气体原子在高温时发出的光,ABD,思考与研讨,4、关于光谱分析，下列说法错误的是
4、：（ ）A、光谱分析的依据是每种元素都有其独特的特征谱线B、光谱分析不能用连续光谱C、光谱分析既可以用线状谱也可以用吸收光谱D、分析月亮的光谱可得知月球的化学组成,D,思考与研讨,5、在太阳的光谱中有许多暗线，这表明（ ）A、太阳内部含有这些暗线所对应的元素B、太阳大气层中缺少这些暗线所对应的元素C、太阳大气层中含有这些暗线所对应的元素D、地球的大气层中含有这些暗线所对应的元素,C,思考与研讨,、巴耳末系,原子受激发后，核外电子由低能级被激发到较高能级上。处于激发态的原子是不稳定的，在电子从比较高的能级跃迁到低能级的过程中，原子释放能量发光，每条谱线对应于从一能级跃迁到另一个能级发射的光子。借
5、助于分光镜观察氢原子的光谱线在可见光区有4条，分别红线、蓝线、绿线、青线。,实验原理,氢原子光谱的实验规律,6563A,4861A,4341A,4102A,3646A,可见，氢原子受激发只能发出几种特定频率的光，他的光谱是几条分立的亮线，就不像不等距的“阶梯”。这些谱线之间到底有什么规律呢？,1885年瑞士的巴耳末用经验公式表示出氢原子的前四条可见光谱：,用波数(波长的倒数)表示：,-巴耳末公式,巴耳末公式,或,式中的常数R称为里德伯常量，对于氢原子，实验测得R的值为1.097107m-1,n大于6的符合巴耳末公式的光谱线（大部分在紫外区）随后也被观测到了，可见这个公式确实反映了氢原子内在的某
6、种规律。人们把一系列符合巴耳末公式的光谱线统称为巴耳末系。,自从发现巴耳末系后，人们又在紫外区、红外区及近红外区发现了氢原子的其他线系，这些线系也和巴耳末系一样可以用一个简单的公式表示。,、氢原子光谱的其他线系,1889年瑞典物理学家里德伯提出一个普遍方程,R=1.096776107m-1,-里德伯公式,-里德伯常量,的整数,不同的k对应不同的谱系；当m一定时，每一n值对应于一条谱线,广义巴耳末公式,1890年里德伯,里兹等人发现碱金属原子光谱有类似的规律,里兹并合原理反映了原子的内在规律,-里兹并合原理,式中T（m）=R/m2，T（n）=R/n2称为光谱项，氢原子光谱中谱线波长的倒数可以表示
7、为两光谱项之差,、原子光谱,氢原子光谱只是众多原子光谱中最简单的一种，下图列出了钠、氦和汞等原子的光谱。,科学家观察了大量的 原子光谱，发现每种原子都有自己特定的原子光谱。不同的原子，其原子光谱均不相同，因而，原子光谱被称为原子的“指纹”。我们可以通过对光谱的根系鉴别不同的原子，确定物体的化学组成并发现新元素。,和氢原子一样，其他原子谱线的波长的倒数也可以表示为两个光谱项之差，所以不同的是，它们的光谱项的形式要复杂一些。,例题1:关于巴耳末公式1/=R(1/4-1/n2)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可取整数值,故氢光谱是线状谱 D、公式不但适用于氢光谱的分析,也适用于其它原子谱线,AC,思考与研讨,例题2:甲是abcd四种元素的线状谱,图乙是某物体的线状谱,通过光谱分析可以了解该物体在abcd中缺少的元素是:( ),a b c d乙,bd,思考与研讨,思考与研讨,1、试计算氢原子中莱曼系的最短波长和最长波长个是多少？,2、你还记得阿基米德检验金皇冠的故事吗？他是用什么办法检验的？你觉得这种办法靠吗？能否使用光谱分析的方法来检验金皇冠？如何检验？,
