高中物理 第十八章 原子结构 3 氢原子光谱名师导航学案 新人教版选修3-5-新人教版高二选修3-5物理学案VIP免费

3氢原子光谱名师导航知识梳理1.某种原子的气体通电后可以发光并产生____________的光谱，这种光谱称为原子光谱.原子光谱是了解原子性质的最重要的____________.2.巴耳末公式的形式为____________，式中的____________称为里德伯常量.对于氢原子，实验测得的值为____________m-1，巴耳末公式确定的这一组谱线称为____________.3.经典物理学既无法解释原子的____________，又无法解释原子光谱的____________特征.4.巴耳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____________.疑难突破关于氢原子光谱线和巴耳末公式的正确理解剖析：如果令1v,v称波数，巴耳末公式可改列如下：)121(22nRv,n=3,4,5①此式中的常数R=B4称里德伯常数，从氢光谱的精密测量，获得的R值是R=1.0967758×107m-1当n→∞，①式成为22Rv，表达线系限的波数.氢原子光谱的其他线系的表示公式莱曼系)111(22nRv,n=2,3,4,……巴耳末系)121(22nRv,n=3,4,5,…帕邢系)131(22nRv,n=4,5,6,…布喇开系)141(22nRv,n=5,6,7,…普丰特系)151(22nRv,n=6,7,8,…显然氢原子光谱的波数可以表达为)11(22nmRv式中m=1，2，3，…；对每一个m，n=m+1，m+2，m+3，…，构成一个谱线系.问题探究问题：自己设计实验测定里德伯常量R探究：实验器材：棱镜摄谱仪、氢原子光源、凸透镜实验步骤：1.把光源放在第一个凸透镜L3的焦点上（如图18-3-1所示）图18-3-12.打开摄谱仪，让底面曝光，注意曝光时间不要过长.3.从光谱相片上测量出Hβ、Hγ、Hσ对应的位置，和已知Hα的波长（Hα=6562.10A）进行对比1求出Hβ、Hγ、Hσ的波长.4.根据巴耳末公式求出R.探究结论：R的值为1.097×107m-1.典题精讲【例题】试计算氢原子光谱中莱曼系的最长波和最短波的波长各是多少.思路解析：根据莱曼系波长倒数公式：)111(122nR,n=2,3,4,…可得λ=)111(122nR当n=2时波长最短，其值为λ=72210097.1431431)111(1RnRm=1.22×10-7m当n=∞时，波长最长，其值为λ=7210097.111)011(1RRm=9.66×10-6m答案：1.22×10-7m9.66×10-6m知识导学通过前几节的学习我们知道原子具有复杂的内部结构，如果我们要研究不同物质的原子结构之间的区别，该从什么地方入手呢？人们根据长期的观察总结，发现不同原子发光所发射的光谱不同，并且是固定的，本节我们将要学习的是自然界中最简单的原子光谱——氢原子的光谱，在学习的过程中要注意思考和归纳.疑难导析为了帮助大家对这一问题的理解，给大家归纳如下知识点：1.氢原子光谱的情况，可以总结为下列三条：（1）光谱是线状的，谱线有一定位置，这就是说，有确定的波长值，而且是彼此分立的.（2）谱线间有一定的关系，例如谱线构成一个谱线系，它们的波长可以用一个公式表达出来，不同系的谱线有些也有关系，例如有共同的光谱项.（3）每一谱线的波数都可以表达为两光谱项之差，v=T(m)-T(n).氢的光谱项是2nR，n是整数.这里总结出来的三条也是所有原子光谱的普遍情况，所不同的只是各原子的光谱项的具体形式各有不同，关于这些，以后我们会了解的.2.每一谱线的波数都等于两项的差数.如果令T(m)=2nR和T（n）=2nH，那么v=T(m)-T(n),T称为光谱项，氢原子的光谱项普遍等于T=2nR,n=1,2,3,…问题导思棱镜摄谱仪工作原理光源I所发的光经透镜L3会聚在摄谱仪的光缝S上，一部分进入摄谱仪，经会聚透镜L1后，成为平行光线，落在三棱镜的一个面上，穿过三棱镜后，不同波长的光线以不同的偏转角2射出.经过透镜L2再成为会聚光线.不同波长的光线会聚在相片P上的不同点，在P上形成一系列的S的实像.S是一条狭缝，所以这些实像是细线.摄成的光谱相片，可以进行测量.谱线的位置决定于波长，可以把一个已知波长的光谱和待测光谱并排地摄在相片上，测出两光谱的谱线位置，进行比较，从而测定各线的波长.典题导考绿色通道：解此类题的关键是抓住氢原子光谱中各线系波长倒数的公式，比如巴耳末系的巴耳末公式：)121(122nR，n=3,4,5,6…再根据n的取值即可进行对波长的计算，在计算时还应注意，在各公式中n值的最大值都可以取到无穷大，但n的最小值都是固定的.【典题变式】下列氢原子的线系中波长最短波进行比较，其值最小的是（）A.巴耳末系B.莱曼系C.帕邢系D.布喇开系答案：B3