3.光譜氫原子光譜

1、光譜 氫原子光譜,北川中學(xué)物理組,康鵬,湯姆孫研究陰極射線(xiàn)，從而發(fā)現(xiàn)了電子； 盧瑟福研究粒子散射實(shí)驗(yàn)，使人們認(rèn)識(shí)到原子具有核式結(jié)構(gòu)。 但電子在核外如何運(yùn)動(dòng)呢？ 它的能量怎樣變化呢？,這節(jié)課我們進(jìn)一步學(xué)習(xí)人類(lèi)在認(rèn)識(shí)原子結(jié)構(gòu)過(guò)程中的一個(gè)重要實(shí)驗(yàn)事實(shí)光譜。,早在17世紀(jì)，牛頓就發(fā)現(xiàn)了日光通過(guò)三棱鏡后的色散現(xiàn)象，并把實(shí)驗(yàn)中得到的彩色光帶叫做光譜,一、光譜,1、光譜：用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長(zhǎng)展開(kāi)，獲得光的波長(zhǎng)（或頻率）和強(qiáng)度分布的記錄。,2、發(fā)射光譜：物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜。 可分為兩類(lèi)：連續(xù)光譜和明線(xiàn)光譜。,（1）連續(xù)光譜,定義：由連續(xù)分布的一切波長(zhǎng)（紅光紫光）組成。這種光譜叫做連續(xù)光譜（

2、連續(xù)的彩色光帶） 產(chǎn)生：熾熱的固體、液體及高壓氣體發(fā)出的光譜 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。,（2）線(xiàn)狀光譜： 定義： 只含有一些不連續(xù)的亮線(xiàn)的光譜叫做線(xiàn)狀光譜。 線(xiàn)狀譜中的亮線(xiàn)叫譜線(xiàn)， 各條譜線(xiàn)對(duì)應(yīng)不同波長(zhǎng)的光。 產(chǎn)生： 稀薄氣體或金屬蒸氣的發(fā)射光譜是線(xiàn)狀光譜。 線(xiàn)狀譜是由游離狀態(tài)的原子發(fā)射的，也叫原子光譜。,幾種原子的線(xiàn)狀譜,總結(jié)：,1、各種原子的發(fā)射光譜都是明線(xiàn)光譜，說(shuō)明原子只發(fā)出幾種特定頻率的光。 2、不同原子的亮線(xiàn)位置不同，說(shuō)明不同原子的發(fā)光頻率是不一樣的。因此這些亮線(xiàn)稱(chēng)為原子的特征譜線(xiàn)。（利用該特點(diǎn)可以鑒別物質(zhì)的組成成分）,定義：高溫物體發(fā)出的白光（

3、其中包含連續(xù)分布的一切波長(zhǎng)的光）通過(guò)物質(zhì)時(shí)，某些波長(zhǎng)的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜，叫做吸收光譜。,3、吸收光譜,2、因此吸收光譜中的暗譜線(xiàn)，也是原子的特征譜線(xiàn)。,1、各種原子的吸收光譜中的每一條暗線(xiàn)都跟該種原子的發(fā)射光譜中的一條明線(xiàn)相對(duì)應(yīng)。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。,3、太陽(yáng)的光譜是吸收光譜。,二、光譜分析,1.由于每種原子都有自己的特征譜線(xiàn)，因此可以根據(jù)光譜來(lái)鑒別物質(zhì)和確定的組成成分。這種方法叫做光譜分析。 其優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高且迅速，樣本中一種元素的含量達(dá)到10-10g就可以被檢驗(yàn)出來(lái)。,例如：分析太陽(yáng)光譜可以研究太陽(yáng)高層大氣層所含元素,2.原子光譜的不連續(xù)性

4、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)結(jié)構(gòu)。,氫原子是最簡(jiǎn)單的原子，其光譜也最簡(jiǎn)單。,三、氫原子光譜,氫原子巴爾末線(xiàn)系,特點(diǎn)：1.幾種特定頻率的光 2.光譜是分立的亮線(xiàn),1885年巴耳末用經(jīng)驗(yàn)公式表示出氫原子的前四條可見(jiàn)光（波長(zhǎng)400760nm）譜：,（里德伯常數(shù)：R=1.09677581107m-1),巴爾末公式,巴爾末系,人們把一系列符合巴耳末公式的光譜線(xiàn)統(tǒng)稱(chēng)為巴耳末系,適用區(qū)域：,可見(jiàn)光區(qū)、紫外線(xiàn)區(qū)、紅外區(qū),經(jīng)典物理學(xué)在解釋原子光譜時(shí)遇到了什么困難？,原子核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典電磁理論的矛盾,四、盧瑟福模型的困難,原子核式結(jié)構(gòu)模型與經(jīng)典電磁理論的矛盾,核外電子繞核運(yùn)動(dòng),盧瑟福原子核式模型無(wú)法解釋氫原子光譜的規(guī)律。,