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第3節(jié) 光譜與氫原子光譜
第四章 原子結(jié)構(gòu)
學(xué)習(xí)目標(biāo)
1.知道什么是光譜,掌握連續(xù)光譜與線狀光譜的區(qū)別
2.了解光譜分析的原理,知道氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。
把食鹽放在火中灼燒，會(huì)發(fā)出黃色的光。食鹽為什么發(fā)黃光而不發(fā)其他顏色的光呢？
知識(shí)點(diǎn)一：不同的光譜
物質(zhì)發(fā)光雖然有多種方式，但本質(zhì)上都是由它們的原子內(nèi)部的狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生的，
發(fā)光的本質(zhì)
1.光譜：當(dāng)復(fù)色光經(jīng)過棱鏡或光柵后，被色散開的單色光按波長（或頻率）大小依次排列的圖案，稱為光譜。
（1）連續(xù)光譜:
①連續(xù)分布的包含有從紅光到紫光各種色光的光譜叫做連續(xù)譜。
②熾熱的固體、液體和高壓氣體的發(fā)射光譜是連光譜。
例如:白熾燈絲發(fā)出的光、燭焰、熾熱的鋼水發(fā)出的光都形成連續(xù)譜。
2.發(fā)射光譜:
（2）線狀譜
實(shí)例：霓虹燈發(fā)出的光
①有些光譜不是連續(xù)的，而是由一條條的亮線組成，這種光譜稱為線狀光譜。
②稀薄氣體或金屬的蒸氣的發(fā)射光譜是線狀譜。
③明線光譜是由游離狀態(tài)的原子發(fā)射的，所以也叫原子的光譜。
幾種原子的發(fā)射光譜
④各種原子的發(fā)射光譜都是線狀譜，說明原子只發(fā)出幾種特定頻率的光。
⑤不同原子的亮線位置（譜線）不同，說明不同原子的發(fā)光頻率不同。因此線狀譜的譜線被稱為原子的特征譜線。
3.吸收光譜
①高溫物體發(fā)出的白光（其中包含連續(xù)分布的一切波長的光）通過物質(zhì)時(shí)，某些波長的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜，叫做吸收光譜。
②各種原子的吸收光譜中的每一條暗線都跟該種原子的原子的發(fā)射光譜中的一條明線相對(duì)應(yīng)。
③低溫氣體原子吸收的光，恰好就是這種原子在高溫時(shí)發(fā)出的光。因此吸收光譜中的暗譜線，也是原子的特征譜線。
各種原子的吸收光譜中的每一條暗線都跟該種原子的發(fā)射光譜（線狀譜）中的一條明線相對(duì)應(yīng)。
氫的發(fā)射光譜
氫的吸收光譜
吸收光譜也是原子的特征譜線
太陽光譜是吸收光譜
Na的發(fā)射光譜
Na的吸收光譜
由于每一種元素都有自己的特征譜線，因此可以根據(jù)光譜來鑒別物質(zhì)和確定它的化學(xué)組成。這種方法叫做光譜分析。
（1）光譜分析的的原理：利用發(fā)射光譜和吸收光譜。
（2）光譜分析的優(yōu)點(diǎn)：非常靈敏而且迅速。
（3）光譜分析的應(yīng)用：發(fā)現(xiàn)新元素和研究天體的化學(xué)組成。
4.光譜分析
光譜分析的技術(shù)在科學(xué)研究中有廣泛的應(yīng)用，一種元素在樣品中的含量即使很少，也能觀察到它的光譜．因此光譜分析可以用來確定樣品中包含哪些元素，這種方法非常靈敏，利用光譜還能確定遙遠(yuǎn)星球的物質(zhì)成分．
觀察氣體放電發(fā)光的裝置，如圖4-13所示，不同放電管內(nèi)充有不同物質(zhì)的稀薄氣體。當(dāng)感應(yīng)圈給放電管兩端加上高電壓，管內(nèi)氣體分子在強(qiáng)電場(chǎng)作用下發(fā)生電離就會(huì)發(fā)光。
將金屬導(dǎo)桿分別接觸不同放電管的上端，觀察并比較其發(fā)光情況。
不同物質(zhì)的稀薄氣體發(fā)出光的顏色不同。
現(xiàn)象：
對(duì)這些可見光的光譜進(jìn)行分析，其光譜的特征譜線不同。
觀察氣體放電管發(fā)光
氫原子是最簡(jiǎn)單的原子，其光譜也最簡(jiǎn)單。從氫氣放電管可以獲得氫原子光譜。
二、氫原子光譜
1.氫原子在可見光區(qū)有四條譜線。氫原子光譜呈現(xiàn)分立的明線條紋，在可見光區(qū)內(nèi)，由右向左，相鄰譜線間的距離越來越小，表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。
2.氫原子的譜線由不同色亮線組成，每種顏色對(duì)應(yīng)著一種波長。
巴耳末系波長公式：
R叫作里德伯常量，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的值為R=1.096 775 81×107 m-1
除了巴耳末系，后來發(fā)現(xiàn)的氫光譜在紅外和紫外光區(qū)的其他譜線也都滿足與巴耳末公式類似的關(guān)系式。
（可見光區(qū)的四條譜線）
原子內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)是原子發(fā)光的原因。因此，光譜是探索原子結(jié)構(gòu)的一條重要途徑。
=R(n=3,4,5,6,…),
1.下列關(guān)于光譜的說法正確的是（　　）
A.太陽光譜是連續(xù)光譜
B.日光燈產(chǎn)生的光譜是連續(xù)光譜
C.鈉鹽在酒精燈火焰上汽化后所產(chǎn)生的光譜是線狀光譜
D.白光通過鈉蒸氣，所產(chǎn)生的光譜是線狀光譜
C
2.(多選)下列關(guān)于光譜和光譜分析的說法正確的是(　　 )
A.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(chǎn)生的光譜都是線狀譜
C.進(jìn)行光譜分析時(shí),可以用線狀譜,不能用連續(xù)光譜
D.我們能通過光譜分析鑒別月球的物質(zhì)成分
BC
3.下列對(duì)氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律的認(rèn)識(shí)中，正確的是（　　）
A.因?yàn)闅湓雍送庵挥幸粋€(gè)電子，所以氫原子只能產(chǎn)生一種波長的光
B.氫原子產(chǎn)生的光譜是一系列波長不連續(xù)的譜線
C.氫原子產(chǎn)生的光譜是一系列亮度不連續(xù)的譜線
D.氫原子產(chǎn)生的光的波長大小與氫氣放電管放電強(qiáng)弱有關(guān)
B
4.巴耳末通過對(duì)氫光譜的研究總結(jié)出巴耳末公式 ，對(duì)此，下列說法 正確的是( )
A.巴耳末依據(jù)核式結(jié)構(gòu)理論總結(jié)出巴耳末公式
B.巴耳末公式反映了氫原子發(fā)光的連續(xù)性
C.巴耳末依據(jù)氫光譜的分析總結(jié)出巴耳末公式
D.巴耳末公式準(zhǔn)確反映了氫原子發(fā)光的所有情況，其波長的分立值并不是人為規(guī)定的
C

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