4.3 光谱与氢原子光谱（word教参）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理选择性必修第三册配套教参（鲁科版）

第3节　光谱与氢原子光谱 [学科素养与目标要求] 物理观念：1.知道什么是光谱，掌握连续谱和线状谱的区别。 2．记住氢原子光谱的实验规律。 3．知道什么是光谱分析。 科学思维：应用巴耳末公式进行简单计算。 一、不同的光谱 1．定义：当复色光经过棱镜或光栅后，被色散开的单色光按波长(或频率)大小依次排列的图案，称为光谱。 2．分类 (1)线状光谱：是由一条条的亮线组成。 (2)连续光谱：包含有各种色光且连续分布。 3．特征谱线：各种原子的发射光谱都是线状光谱，说明原子只发出几种特定频率的光，不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率不一样，光谱中的亮线称为原子的特征谱线。 4．应用：人们利用特征谱线来鉴别物质或确定物质的化学组成，这种方法称为光谱分析。 二、氢原子光谱 1．氢原子光谱的实验规律满足 巴耳末公式：＝R(n＝3,4,5，…) 式中R为里德伯常量，R＝1.10×107 m－1，n取整数。 2．巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征。 [基础知能小试] 1．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)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。(√) (3)线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质。(×) (4)可以利用光谱分析来鉴别物质和确定物质的化学组成。(√) (5)巴耳末公式中的n既可以取整数也可以取小数。(×) 2．对原子光谱，下列说法中不正确的是(　　) A．原子光谱是不连续的 B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的 C．由于各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同 D．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素 解析：原子光谱为线状谱，A正确；各种原子都有自己的特征谱线，故B错误，C正确；根据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成，D正确。 答案：B 要点一　光谱和光谱分析 　如图所示为不同物体发出的不同光谱。 (1)钨丝白炽灯的光谱与其他三种光谱有什么区别？ (2)铁电极弧光灯的光谱、分子状态的氢光谱、钡光谱的特征相同吗？ 提示：(1)钨丝白炽灯的光谱是连续的，中间没有暗线或亮线，而其他三种光谱是由一些不连续的亮线组成的。 (2)这三种光谱中亮线的位置是不同的，即特征不同。 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 由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)，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 连续分布，一切波长的光都有 吸收光谱 炽热物体发出的白光通过温度较低的气体后，再色散形成的 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．光谱分析 (1)优点：灵敏度高，分析物质的最低含量达10－10 g。 (2)应用：a.发现新元素；b.鉴别物质的组成成分。 (3)用于光谱分析的光谱：线状谱和吸收光谱。 　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．稀薄气体发出的光谱是线状谱 D．做光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质和确定物质的组成成分 [解析]　物体发光的发射光谱分为连续谱和线状谱，A、B错；做光谱分析可使用吸收光谱也可以使用线状谱，D错，稀薄气体发出的光谱是线状谱，C对。 [答案]　C 稀薄气体发出的光谱是线状谱，此光谱是一些不连续的亮线，仅含有一些特定频率的光。线状谱中不同的谱线对应不同的频率，不同元素的原子产生的线状谱不同，因而可以用线状谱来确定物质的成分。 1．利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析，下列说法正确的是(　　) A．利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分 B．利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分 C．高温物体发出的光通过某物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分 D．同一种物质的线状谱上的亮线与吸收光谱上的暗线，由于光谱的不同，它们没有关系 解析：高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，故A错误；某种物质发射的线状谱中的亮线与某种原子发出的某频率的光有关，通过这些亮线与原子的特征谱线对照，即可确定物质的组成成分，B正确；高温物体发出