第十八章原子结构第三节氢原子光谱 人教版选修3 5 卢瑟福所提出的原子核式结构是什么 电子在核的周围怎样运动 它的能量怎样变化 原子的中心有一个带正电的原子核 它集中了原子的全部正电荷和几乎全部质量 电子则在核外空间运动 一 光谱 牛顿发现了日光通过三棱镜后的色散现象 并把实验中得到的彩色光带叫做光谱 光谱 用光栅或棱镜把光按波长分开 获得光的波长 频率 和强度分布的记录 有时候只记录波长成分 1 发射光谱 物体发光直接产生的光谱 1 连续光谱 由连续分布的一切波长的光组成 特点 整个光谱区域都是亮的 产生 炽热的固体 液体及高压气体的光谱 实例 白炽灯丝发出的光 烛焰 炽热的钢水 二 光谱分类 光谱分为发射光谱和吸收光谱 2 线状光谱 明线光谱 产生 稀薄气体或金属的蒸汽的发射光谱 线状光谱由游离状态的原子发射的 也叫原子光谱 只含有一些不连续的亮线的光谱线状谱中的亮线叫谱线 各条谱线对应不同波长的光 实例 霓虹灯发出的光 几种原子的发射光谱 1 各种原子的发射光谱都是线状光谱 说明原子只发出几种特定频率的光 2 不同原子的亮线位置 谱线 不同 说明不同原子的发光频率不同 因此线状光谱的谱线被称为原子的特征谱线 3 吸收光谱 现象 光谱区域存在一条条暗线 高温物体发出的白光 其中包含连续分布的一切波长的光 通过低温物质时 某些波长的光被物质吸收后产生的光谱 各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的发射光谱 线状光谱 中的一条明线相对应 吸收光谱也是原子的特征谱线 太阳光谱是吸收光谱 由于每种原子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物质的化学组成 这种方法叫做光谱分析 光是原子内部电子的运动产生的 原子光谱的不连续性反映出原子结构的不连续性 所以光谱分析也可以用于探索原子的结构 实例 利用太阳光的吸收光谱可以研究太阳高层大气层所含元素 三 光谱分析 优点 灵敏度高 样本中一种元素的含量达到10 10g时就可以被检测到 观察光谱实验 气体放电管 玻璃管中稀薄气体的分子在强电场的作用下会电离 成为自由移动的正负电荷 于是气体变成导体 导电时会发光 这样的装置叫做气体放电管 气体放电管 光谱分析仪 金属导杆 感应圈 电源 四 氢原子光谱的实验规律 可见光区 氢原子是最简单的原子 其光谱也最简单 1885年 巴耳末对当时已知的 在可见光区的4条谱线作了分析 发现这些谱线的波长可以用一个公式表示 n的两层含义 第一 每一个n值分别对应一条谱线 第二 n只能取正整数3 4 5 不能取连续值 反映了原子光谱波长的分立特性 线状光谱 除了巴耳末系 后来发现的氢光谱在红外和紫个光区的其它谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式 巴末耳公式 N 6的符合巴耳末公式的光谱线 大部分在紫外区 巴耳末系 人们把一系列符合巴耳末公式的光谱线统称为巴耳末系 适用区域 可见光区 紫外线区 巴尔末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱 即辐射波长的分离特征 卢瑟福的核式结构模型正确地指出了原子核的存在 很好的解释了粒子的散射实验 但是用卢瑟福的核式结构模型和经典力学 电磁学的理论 却无法解释原子的稳定性 又无法解释原子光谱的分立特征 五 经典理论的困难 原子是稳定的 原子光谱是线状谱 分立 核外电子绕核运动