1、183 氢原子光谱氢原子光谱第1页，共18页。第2页，共18页。早在早在1717世纪，牛顿就发现了日光世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的实验中得到的彩色光带彩色光带叫做叫做光谱光谱第3页，共18页。用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长（频率）成分和强度分布的记录，的波长（频率）成分和强度分布的记录，即即光谱光谱。有时只是波长成分的记录。有时只是波长成分的记录。（2 2）分类：发射光谱可分类：）分类：发射光谱可分类：连续光谱连续光谱和和明线光谱明线光谱。1.1.发射光谱发射光谱（1 1）定义：物
2、体发光直接产生的光谱）定义：物体发光直接产生的光谱叫叫做做发射光谱。发射光谱。第4页，共18页。特点：光谱看起来不是一条条分立的谱线，特点：光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连在一起的光带。而是连在一起的光带。即连续分布的包含即连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱。有从红光到紫光各种色光的光谱。例如白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水发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出的光都形成连续光谱。第5页，共18页。明线光谱明线光谱 A A 只含有一些不连续的亮线的光谱只含有一些不连续的亮线的光谱叫做叫做明线光谱明线光谱。明线光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光
3、。明线光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。B B 稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱。稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱。C C 各种原子的发射光谱都是线状谱，说明原子只能发出各种原子的发射光谱都是线状谱，说明原子只能发出几种特定频率的光。不同原子的亮线位置不同，说明不几种特定频率的光。不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率是不一样的，因此这些亮线称为原子同原子的发光频率是不一样的，因此这些亮线称为原子的特征谱线。的特征谱线。第6页，共18页。高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一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，某些波长的光被物切
4、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。各种原质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的发射光谱中的一条明线相对应。这表明发射光谱中的一条明线相对应。这表明，低温低温气体原子吸收的光，恰好就是这种原子在高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。时发出的光。因此吸收光谱中的暗谱线，也是因此吸收光谱中的暗谱线，也是原子的特征谱线。原子的特征谱线。太阳的光谱是吸收光谱。太阳的光谱是吸收光谱。第7页，共18页。第8页，共18页。光光 谱谱发射光谱发射光谱定义：由发光体直接产生的光
5、谱定义：由发光体直接产生的光谱连续光谱连续光谱产生条件：产生条件：炽热的固体、液体炽热的固体、液体和和高压气体高压气体发光形发光形成的成的光谱的形式：光谱的形式：连续连续分布，一切波长的光都有分布，一切波长的光都有线状光谱线状光谱（原子光谱）（原子光谱）产生条件：产生条件：稀薄气体发光稀薄气体发光形成的光谱形成的光谱光谱形式：一些光谱形式：一些不连续的明线不连续的明线组成，不同元素的组成，不同元素的明线光谱不同（又叫特征光谱）明线光谱不同（又叫特征光谱）吸收光谱吸收光谱定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱产生条件：产生条件：炽热的
6、白光通过温度较白光低炽热的白光通过温度较白光低的气体后，再的气体后，再色色散散形成的形成的光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现一一些暗线些暗线（与（与特征谱线特征谱线相对应）相对应）3 小结小结：各种光谱的特点及成因：各种光谱的特点及成因：第9页，共18页。（1）由于每种原子都有自己的特征谱线，因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组此可以根据光谱来鉴别物质和确定物质的组成成分。这种方法叫做光谱分析。成成分。这种方法叫做光谱分析。（2 2）光谱分析法由基尔霍夫开创的。）光谱分析法由基尔霍夫开创的。（3
7、 3）优点：灵敏度高。）优点：灵敏度高。样本中一种元素的含样本中一种元素的含量达到量达到1010-10-10g g时就可以被检测到。时就可以被检测到。（4 4）同种物质吸收光谱中的暗线与它明线同种物质吸收光谱中的暗线与它明线光谱中的明线相对应，明线光谱和吸收光光谱中的明线相对应，明线光谱和吸收光谱中的谱线都是原子的特征光谱，都可以谱中的谱线都是原子的特征光谱，都可以用于光谱分析。用于光谱分析。第10页，共18页。第11页，共18页。氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。二、氢原子光谱的实验规律二、氢原子光谱的实验规律气体放电管：气体放电管：玻璃管中的稀薄气
8、体的分子在强电场的玻璃管中的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变成导体，导电时会发光。这样的装置叫做气体放电管。管。第12页，共18页。221111()3,4,5,.2Rnnm7巴耳末公式 R=1.10 10里德伯常量除了巴耳末系，后来发现的氢光谱在红外和紫除了巴耳末系，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个光区的其它谱线也都满足与巴耳末公式类似巴耳末公式类似的关系式。的关系式。18851885年，巴耳末对当时已知的，在可见光年，巴耳末对当时已知的，在
9、可见光区的区的1414条谱线作了分析，发现这些谱线的条谱线作了分析，发现这些谱线的波长可以用一个公式表示：波长可以用一个公式表示：第13页，共18页。按经典物理学电子绕核旋转，作加速运动，电子将按经典物理学电子绕核旋转，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。将逐渐靠近原子核，最后落入原子核中。但事实上但事实上原子是个稳定的系统。原子是个稳定的系统。卢瑟福原子核式模型正确地指出了原子核的存在，很卢瑟福原子核式模型正确地指出了原子核的存在，很好地解释了好地解释了粒子散射实验粒子散射实验。但是。经典物理学但是。经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征。谱的分立特征。第14页，共18页。第15页，共18页。第16页，共18页。第17页，共18页。第18页，共18页。
