氫原子光譜

復(fù)習(xí) 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 絕大多數(shù)的粒子沿著原來方向前進(jìn) 少數(shù)粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn) 極少數(shù)偏轉(zhuǎn)超過90度 湯姆生通過陰極射線管 發(fā)現(xiàn)了電子并測出其荷質(zhì)比 復(fù)習(xí) 原子的中心有一個(gè)帶正電的原子核 它集中了原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量 而電子則在核外空間繞核旋轉(zhuǎn) 18 3氫原子光譜 1 通過自主預(yù)習(xí) 了解光譜的定義和分類 2 通過自主預(yù)習(xí) 教師點(diǎn)撥 了解氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 知道巴耳末系 3 通過自主預(yù)習(xí) 了解經(jīng)典原子理論的困難 助學(xué)目標(biāo) 早在17世紀(jì) 牛頓就發(fā)現(xiàn)了日光通過三棱鏡后的色散現(xiàn)象 一 什么是光譜 光譜 全稱是光學(xué)頻譜 是復(fù)色光通過色散系統(tǒng) 如光柵 棱鏡 進(jìn)行分光后 依照光的波長 或頻率 的大小及強(qiáng)度順次排列形成的圖案 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)光譜 熾熱的固體 液體和高壓氣體的發(fā)射光譜是連續(xù)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)光譜 連續(xù)譜 是否所有物質(zhì)發(fā)的光都是這樣的光譜 連續(xù)譜 觀察氫原子的光譜實(shí)驗(yàn) 1 裝置 高壓發(fā)生器 2 3kv 氫氣光譜管 分光鏡 線狀譜 只含有一些不連續(xù)的亮線的光譜叫做線譜 線狀譜中的亮線叫譜線 各條譜線對應(yīng)不同波長的光 稀薄氣體或金屬的蒸氣的發(fā)射光譜是線狀譜 線狀譜是由游離狀態(tài)的原子發(fā)射的 所以也叫原子的光譜 實(shí)踐證明 原子不同 發(fā)射的線狀譜也不同 每種原子只能發(fā)出具有本身特征的某些波長的光 因此線狀譜的譜線也叫原子的特征譜線 2 氫氣發(fā)光時(shí)的光譜 光譜特點(diǎn) 1 不連續(xù) 只是些亮線組成 2 不同色 每種顏色對應(yīng)著一種波長 3 不等距 相鄰兩種光的波長間距不相同 發(fā)射光譜可分為兩類 連續(xù)譜和線狀譜 二 光譜分類 1 發(fā)射光譜 物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜叫做發(fā)射光譜 2 吸收光譜 成因 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 特點(diǎn) 在連續(xù)譜上缺失了某些成份的光 3 發(fā)射光譜與吸收光譜的對應(yīng)關(guān)系 此光譜圖有何特點(diǎn) 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應(yīng) 這表明 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 太陽的光譜是吸收光譜 光譜 發(fā)射光譜 定義 由發(fā)光體直接產(chǎn)生的光譜 連續(xù)譜 產(chǎn)生條件 熾熱的固體 液體和高壓氣體發(fā)光形成的 光譜的形式 連續(xù)分布 一切波長的光都有 線狀譜 原子光譜 產(chǎn)生條件 稀薄氣體發(fā)光形成的光譜 光譜形式 一些不連續(xù)的明線組成 不同元素的明線光譜不同 又叫特征光譜 吸收光譜 定義 連續(xù)光譜中某些波長的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜 產(chǎn)生條件 熾熱的白光通過溫度較白光低的氣體后 再色散形成的 光譜形式 用分光鏡觀察時(shí) 見到連續(xù)光譜背景上出現(xiàn)一些暗線 與特征譜線相對應(yīng) 各種光譜的特點(diǎn)及成因 4 光譜分析 由于每種原子都有自己的特征譜線 因此可以根據(jù)光譜來鑒別物質(zhì)和確定的化學(xué)組成 這種方法叫做光譜分析 原子光譜的不連續(xù)性反映出原子結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性 所以光譜分析也可以用于探索原子的結(jié)構(gòu) 氫原子是最簡單的原子 其光譜也最簡單 三 氫原子光譜 巴末耳 瑞士中學(xué)數(shù)學(xué)老師 的研究 巴末耳公式 N 6的符合巴耳末公式的光譜線 大部分在紫外區(qū) 看不見 巴耳末系 人們把一系列符合巴耳末公式的光譜線統(tǒng)稱為巴耳末系 適用區(qū)域 可見光區(qū) 紫外線區(qū) 氫原子光譜的其他線系 萊曼線系 紅外區(qū)還有三個(gè)線系 帕邢系 布喇開系 普豐特系 紫外線區(qū) 氫原子光譜不是不相關(guān)的 而是有內(nèi)在聯(lián)系的 表現(xiàn)在其波數(shù)可用一普遍公式來表示 其中 對應(yīng)一個(gè)m構(gòu)成一個(gè)譜線系 每一譜線的波數(shù)都等于兩項(xiàng)的差數(shù) 令 稱為光譜項(xiàng) 按經(jīng)典物理學(xué)電子繞核旋轉(zhuǎn) 作加速運(yùn)動(dòng) 電子將不斷向四周輻射電磁波 它的能量不斷減小 從而將逐漸靠近原子核 最后落入原子核中 但事實(shí)上原子是個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng) 盧瑟福原子核式模型正確地指出了原子核的存在 很好地解釋了 粒子散射實(shí)驗(yàn) 但是 經(jīng)典物理學(xué)既無法解釋原子的穩(wěn)定性 又無法解釋原子光譜的分立特征 三 經(jīng)典理論的困難 軌道及轉(zhuǎn)動(dòng)頻率不斷變化 輻射電磁波頻率也是連續(xù)的 原子光譜應(yīng)是連續(xù)的光譜 而實(shí)際上看到的是分立的線狀譜 這些矛盾說明盡管經(jīng)