3.4 光谱分析在科学技术中的应用-【步步高】2019版学案导学与随堂笔记物理（沪科版选修3-5）

3.4　光谱分析在科学技术中的应用 [学习目标] 1.了解各种光谱及其特点.2.知道光谱分析及其重要应用． 一、光谱 [导学探究]　根据经典的电磁理论，原子的光谱是怎样的？而实际看到的原子的光谱是怎样的？ 答案　根据经典电磁理论，原子可以辐射各种频率的光，即原子光谱应该是连续的，而实际上看到的原子的光谱总是分立的线状谱． [知识梳理] 1．定义： 用光栅或棱镜把光按波长展开，获得光的波长(频率)成分和强度分布的记录，即光谱． 按形成条件，将光谱分为发射光谱和吸收光谱． 2．发射光谱：物体发光直接产生的光谱 (1)连续谱． 连续分布的包含有一切波长的光组成的光谱． ①产生：炽热的固体、液体和高压气体的光谱，如白炽灯丝、烛焰、炽热钢水等发出的光都是连续光谱． ②特点：光谱是连在一起的光带． (2)线状谱． 由一些不连续的亮线组成的光谱． ①产生：由游离态的原子发射的，因此也叫原子光谱．稀薄气体和金属的蒸气的发射光谱是线状谱． ②特点：不同元素的原子产生的线状谱是不同的，但同种元素的原子产生的线状谱是相同的，这意味着，某种物质的原子可用其线状谱加以鉴别． (3)特征光谱 每种元素的原子都有各自的发射光谱，即由一系列不连续的具有特定波长的谱线组成的光谱． 3．吸收光谱 物体发出的白光，通过温度较低的物质蒸气时，某些波长的光被该物质吸收后形成的光谱． (1)产生：物体发出的白光通过温度较低的物质蒸气时产生的． (2)特点：在连续谱的背景上有若干条暗线．同种元素的吸收光谱与线状谱是一一对应的． (3)太阳光谱是吸收光谱 ①特点：在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线． ②产生原因：阳光中含有各种颜色的光，当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气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，到达地球上的这些谱线看起来就暗了，这就形成了连续谱明亮背景下的暗线． [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连续谱．(　×　) (2)不同原子的发光频率是不一样的．(　√　) (3)连续谱一定是发射光谱(　√　) 二、光谱分析 [导学探究]　为什么用棱镜可以把各种颜色的光展开？我们记录光谱有什么样的意义？ 答案　不同颜色的光在棱镜中的折射率不同，因此经过棱镜后的偏折程度也不同． 光谱分析的意义：①应用光谱分析发现新元素，光谱分析对鉴别化学元素有着重大的意义，许多化学元素，如铯、铷、铊、铟、镓等，都是在实验室里通过光谱分析发现的．②天文学家将光谱分析应用于恒星，证明了宇宙中物质构成的统一性．③光谱分析还为深入研究原子世界奠定了基础，近代原子物理学正是从原子光谱的研究中开始的． [知识梳理] 1．光谱分析 由于每种元素都有自己的特征光谱，可以根据光谱来鉴别物质和确定它们的化学组成，这种方法叫光谱分析． 2．优点：灵敏、迅速，某种元素在样品中的含量只要有1×10－10 g就能检测出来． 3．应用 (1)鉴定产品的纯度(如检测半导体材料硅和锗是不是达到高纯度要求)． (2)发现新元素(如元素铷和铯)． (3)研究天体的物质成分(如研究太阳光谱时发现了太阳大气层中含有氢、氦、氮、碳、氧、铁、镁、钙、钠等元素)． (4)鉴定食品的优劣．[来源:学_科_网] (5)鉴定文物． [即学即用]　判断下列说法的正误． (1)光谱分析时，既可以用线状谱，也可以用连续谱．(　×　) (2)利用光谱分析可以鉴别物质和确定物质的组成成分．(　√　) 一、光谱 例1　关于光谱，下列说法正确的是(　　) A．一切光源发出的光谱都是连续谱 B．一切光源发出的光谱都是线状谱 C．稀薄气体发光形成的光谱是线状谱 D．白光通过钠蒸气产生的光谱是线状谱 答案　C 解析　由于物质发光的条件不同，得到的光谱不同，故A、B错误；稀薄气体发光形成的光谱为线状谱，C正确；白光通过钠蒸气产生的光谱是吸收光谱，D错误． 二、光谱分析 1．优点：灵敏度高，分析物质的最低量达10－10 g. 2．应用：a.发现新元素；b.鉴别物体的物质成分． 3．用于光谱分析的光谱：线状谱和吸收光谱． 4．几种光谱的比较[来源:学&科&网Z&X&X&K] 　　比较 光谱　　[来源:学科网ZXXK] 产生条件 光谱形式及应用 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(与特征谱线相应)，可用于光谱分析 例2　(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．