第3节 氢原子光谱
1．知道什么是光谱，掌握连续谱和线状谱的区别，知道什么是光谱分析。
2．知道氢原子光谱的实验规律，会应用巴耳末公式进行简单计算。
3．知道经典物理学在解释原子的稳定性和原子光谱分立特性上的困难。
一、光谱
1．定义：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。
2．分类：有些光谱是一条条的亮线，这样的亮线叫谱线，这样的光谱叫线状谱。有的光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连续在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。
3．特征光谱：各种原子的发射光谱都是线状谱，说明原子只发射几种特定频率的光。不同原子发射的线状谱的亮线位置不同，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的特征光谱。
4．光谱分析：利用原子的特征谱线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。
二、氢原子光谱的实验规律
1．研究光谱的意义：许多情况下，光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的重要途径。
2．巴耳末公式：从氢气放电管可以得到氢原子光谱，在可见光区的氢光谱符合巴耳末公式，用波长的倒数写出的公式为＝R，n＝3,4,5，…。式中的R为里德伯常量，实验值为R＝1.10×107 m－1。可以看出，n只能取正整数，不能连续取值，波长也只能是分立的值。
3．其他线系：除了巴耳末线系，发现氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的公式。
4．巴耳末公式的意义：巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立性。
三、经典理论的困难
1．卢瑟福核式学说的成就：卢瑟福的核式结构模型正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子散射实验。
2．困难：经典的物理学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。
判一判
(1)少量原子发出的是线状谱，大量原子发出的是连续谱。( )
(2)连续光谱一定是大量不同元素共同发出的光谱。( )
(3)氢原子光谱有无数条分立谱线，其中有四条谱线在可见光范围内。( )
(4)巴耳末公式能全部表示氢原子光谱。( )
提示：(1)× (2)× (3)√ (4)×
想一想
(1)不同原子的光谱相同吗？
提示：不同原子的光谱不同，因而叫原子的特征谱。
(2)原子的核式结构模型与经典电磁理论的矛盾给了我们什么启示？
提示：这些矛盾的存在，不仅表明这一模型还不完善，而且还预示着原子世界需要一个不同于经典物理学的理论。
