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第 4 节 氢原子的光谱与能级结构

第 4 节 氢原子的光谱与能级结构. 宁强天津中学 张映平. 复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散开的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案. 一、光谱. 观察光谱实验. 1. 实验. 早在 17 世纪，牛顿就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. 一、光谱及分类. 光谱 是电磁辐射（不论是在可见光区域还是在不可见光区域）的波长成分和强度分布的记录。有时只是波长成分的记录。. 1. 发射光谱 物体发光直接产生的光谱叫做 发射光谱。. 发射光谱可分为两类： 连续光谱 和 明线光谱 。. 标度管. 三棱镜.

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第 4 节 氢原子的光谱与能级结构

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  1. 第4节 氢原子的光谱与能级结构 宁强天津中学 张映平

  2. 复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散开的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散开的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案 一、光谱

  3. 观察光谱实验 1.实验

  4. 早在17世纪，牛顿就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早在17世纪，牛顿就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

  5. 一、光谱及分类 光谱是电磁辐射（不论是在可见光区域还是在不可见光区域）的波长成分和强度分布的记录。有时只是波长成分的记录。 1.发射光谱 物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。 发射光谱可分为两类：连续光谱和明线光谱。

  6. 标度管 三棱镜 平行光管 观察管 分光镜

  7. 分光镜原理分析 标度管

  8. （1）连续光谱 • 例如白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱。 炽热的固体、液体及高压气体的光谱，是由连续分布的一切波长的光组成的，这种光谱叫做连续光谱。

  9. 2）明线光谱（原子光谱） 只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱。明线光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱。明线光谱是由游离状态的原子发射的，也叫原子光谱。 光谱管 高压电源

  10. 各种元素都只能发出具有本身特征的某些波长的光，明线光谱的谱线也叫原子的特征谱线。各种元素都只能发出具有本身特征的某些波长的光，明线光谱的谱线也叫原子的特征谱线。

  11. 吸 收 光 谱 光谱中产生的一组暗线，每条 暗线的波长都跟那种气体原子 的特征谱线相对应。 钠蒸气

  12. 氢 气 的 吸 收 光 谱 氢气

  13. （3）吸收光谱 • 高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。这表明，低温气体原子吸收的光，恰好就是这种原子在高温时发出的光。因此吸收光谱中的暗谱线与明线相对应，也是原子的特征谱线。太阳的光谱是吸收光谱。

  14. 各种光谱的特点及成因： 定义：由发光体直接产生的光谱 发射光谱 产生条件：炽热的固体、液体和高压气体发 光形成的 ｛ 连续光谱 光谱的形式：连续分布，一切波长的光都有 光 谱 产生条件：稀薄气体发光形成的光谱 ｛ 线状光谱 光谱形式：一些不连续的明线组成，不同元素的明线光谱不同（又叫特征光谱） （原子光谱） 定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱 吸收光谱 产生条件：炽热的白光通过温度较白光低的气体后，再色散形成的 光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现一些暗线（与特征谱线相对应）

  15. （4）光谱分析 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的化学组成。这种方法叫做光谱分析。 • 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。 研究太阳高层大气层所含元素

  16. 二、氢原子光谱 氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。

  17. Hδ Hγ Hβ Hα 410.1nm 434.0nm 652.2nm 486.1nm λ/nm (紫绿色） (青色） (蓝绿色） (红色） 特点 1.几种特定频率的光 2.光谱是分立的亮线

  18. 原子光谱 每一种光谱-------印记 每一种原子都有自己特定的原子光谱，不同原子，其原子光谱均不同

  19. 巴尔末的研究氢原子光谱 （可见光区） （里德伯常数：R=1.09677581×107m-1)

  20. 巴尔末公式 N > 6 的符合巴耳末公式的光谱线（大部分在紫外区） 巴尔末系 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

  21. 氢原子光谱的其他线系 紫外线区 赖曼线系 红外区还有三个线系 帕邢线系 布喇开系 普丰特线系

  22. n=6 n=5 E4= -0.85ev n=4 E3= -1.51ev n=3 Hδ Hγ Hβ Hα n=2 E2= -3.4ev 410.1nm Hα Hβ Hγ Hδ 486.1nm 652.2nm 434.0nm E1= -13.6ev n=1 玻尔理论对氢原光光谱的解释 λ/nm

  23. 辐射电磁波 电子轨道半径连续变小 原子不稳定 辐射电磁波频率连续变化 原子光谱是线状谱 事实上：原子是稳定的 三、卢瑟福模型的困难 卢瑟福原子核式模型无法解释氢原子光谱的规律。 原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾 核外电子绕核运动

  24. 卢瑟福原子核式模型无法解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征。卢瑟福原子核式模型无法解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征。 按经典理论电子绕核旋转，作加速运动，电子将不断向四周辐射电磁波，它的能量不断减小，从而将逐渐靠近原子核，最后落入原子核中。实验表明原子相当稳定， 轨道及转动频率不断变化，辐射电磁波频率也是连续的， 原子光谱应是连续的光谱。实验测得原子光谱是不连续的谱线。

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