2.3 光谱 氢原子光谱-【步步高】2019版学案导学与随堂笔记物理（教科版选修3-5）

3　光谱　氢原子光谱 [学习目标]　1.知道什么是光谱，能说出连续谱和线状谱的区别.2.能记住氢原子光谱的实验规律.3.了解光谱分析在科技与生活中的应用． 一、光谱与光谱的几种类型 1．光谱 (1)光谱：复色光通过棱镜分光后，分解为一系列单色光，而且按波长长短的顺序排列成一条光带，称为光谱． (2)光谱线：每一波长的单色光在光谱中形成一条亮线，称为光谱线． 2．光谱的类型 (1)发射光谱 ①连续谱：连续分布着的包含着由波长连续分布的各种色光的光谱． ②明线光谱：在光谱中出现的由一些彩色亮线组成的光谱，每一条亮线称为光谱线．不同原子的明线光谱是不同的． ③发射光谱：连续谱和明线光谱都是由发光物质直接产生的光谱，所以也称为发射光谱． (2)吸收光谱：让高温光源发出的白光通过温度较低的钠的蒸气，在连续谱的背景下有一些暗线，这是由于高温钠盐产生的蒸气吸收了白光中的一些特定频率的光而形成的谱线，称为吸收光谱． (3)原子光谱：①线状谱：同一原子的发射光谱和吸收光谱都是分立的谱线，称为线状谱． ②原子光谱：同一种原子的发射和吸收的线状谱位置相同，不同原子的线状谱位置不同(填“相同”或“不同”)，说明不同原子的发光频率不同，这样的谱线称为原子光谱． 二、光谱分析的应用 1．光谱分析：由于原子发光的频率只与原子结构有关，因此可以把某种原子的光谱当作该原子的“指纹”，用来鉴别物质的化学组成中是否存在这种原子，含量的多少等，这种方法叫做光谱分析． 2．光谱分析的特点：极为灵敏，它可以在不破坏、不接触研究对象的情况下，获取其内部信息．[来源:学_科_网] 3．光谱分析的应用：利用光谱分析，可以发现许多元素，比如准确推测出了太阳的元素组成；在医学、食品检测等方面也有重要应用． 三、氢原子光谱 1．广义巴尔末公式：＝RH(－)(m＝1,2,3…；n＝m＋1，m＋2，m＋3…)，其中RH叫做里德伯常量． 2．1895年，里德伯将巴尔末公式写为＝RH(－)(n＝3,4,5,6…)． [即学即用]　判断下列说法的正误． (1)各种原子的发射光谱都是线状谱，并且只能发出几种特定频率的光．(　√　) (2)可以利用光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分．(　√　) (3)巴尔末公式中的n既可以取整数也可以取小数．(　×　) (4)在紫外区和红外区发现了一些新的氢原子谱线系，如赖曼系、帕邢系、布喇开系，也符合巴尔末公式的简洁和优美．(　√　) 一、光谱和光谱分析 [导学探究]　如图1所示，使用分光镜，分组进行下面的活动． 图1 活动1：让白炽灯发出的强光通过一个狭缝进入分光镜，记录观察到的现象． 活动2：在暗室中点燃酒精灯，在火焰上撒一些钠盐，使用分光镜观察火焰，记录观察到的现象． 活动3：用弧光灯发出的白光，照射钠蒸气(在酒精灯的灯芯上撒上一些钠盐，钠盐受热分解产生钠蒸气)，用分光镜观察通过钠蒸气后的强光，记录观察到的现象． 在以上三个活动中，你所观察到的光谱有什么不同？ 答案　在活动1中，观察到的是连续彩色光带，这种光谱称为连续谱，它是由波长连续分布的光组成的． 在活动2中，可以观察到在光谱中出现一些彩色亮线． 在活动3中，可以观察到在连续的彩色背景下有一些暗线． [知识深化] 1．光谱的分类 光谱 2．几种光谱的比较 　　 比较 光谱　　 产生条件 光谱形式及应用 发射光谱 线状谱 稀薄气体发光形成的光谱 一些不连续的亮线组成，不同元素的明线光谱不同(又叫特征光谱)，可用于光谱分析 连续谱 炽热的固体、液体和高压气体发光形成的光谱 连续分布，一切波长的光都有 吸收光谱 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 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)，可用于光谱分析 3.太阳光谱 (1)太阳光谱的特点：在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线，是一种吸收光谱． (2)对太阳光谱的解释：阳光中含有各种颜色的光，但当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气中含有的元素会吸收它自己特征谱线的光，然后再向四面八方发射出去，到达地球的这些谱线看起来就暗了，这就形成了明亮背景下的暗线． 4．原子光谱：对于同一种原子，线状谱的位置相同，不同原子的谱线位置不同，这样的谱线叫原子光谱，它只决定于原子的内部结构，也称为原子的特征谱线． 5．光谱分析 可用于光谱分析的光谱：明线光谱和吸收光谱． 例1　(多选)下列关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是(　　) A．太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱 B．煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱 C．进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续谱 D．我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分 答案　BC 解析　太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续谱经过太阳大气层时产