第4章 第3节 光谱与氢原子光谱 （word教参）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理选择性必修第三册（鲁科版2019）

第3节　光谱与氢原子光谱 核心 素养 导学 物理观念 (1)了解连续光谱、线状光谱和吸收光谱的概念。 (2)知道氢原子光谱的实验规律。 (3)了解巴耳末公式及里德伯常量。 科学思维 通过氢原子光谱分析，推断原子的内部结构。 科学探究 探究氢原子光谱的实验规律。 　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　 一、不同的光谱 1．光谱的定义：复色光通过棱镜或光栅后，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：由一条条的亮线组成的光谱。 (2)连续光谱：包含有各种色光且连续分布的光谱。 3．特征谱线：各种原子的发射光谱都是线状光谱，且不同原子的亮线位置不同，故这些亮线称为原子的特征谱线。 4．光谱分析 (1)定义：由于每种原子都有独自的特征谱线，可以利用它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。 (2)优点：灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10－10 g时就可以被检测到。 5．拓展一步 吸收光谱：高温物体发出的包含连续分布的各种波长的光通过其他物质时，某些波长的光会被该物质吸收，在连续光谱中相应波长的位置上便出现了暗线，这样的光谱称为吸收光谱。利用吸收光谱可以知道各种元素的存在。 二、氢原子光谱 1．氢原子光谱的特点 (1)从红外区到紫外区呈现多条具有确定波长的谱线；Hα～Hδ的这几个波长数值成了氢原子的“印记”，不论是何种化合物的光谱，只要它里面含有这些波长的光谱线，就能断定这种化合物里一定含有氢。 (2)从长波到短波，Hα～Hδ两相邻光谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性。 2．巴耳末公式 ＝R(n＝3,4,5，…)，其中R称为里德伯常量，数值为R＝1.096_775_81×107_m－1。,1.早在17世纪，牛顿就发现了白光通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的彩色光带叫作光谱，如图所示。请对以下说法作出判断。 (1)白光通过三棱镜后可得到连续谱。(√) (2)不同的原子发出的线状谱不相同。(√) (3)同种原子发出的光谱中的亮线对应的频率不相同。(√) (4)可以用连续谱进行光谱分析。(×) 2．仔细观察，氢原子在可见光区域的光谱具有什么特点？氢原子光谱的谱线波长具有什么规律？ 提示：氢原子光谱在Hα～Hδ两相邻光谱线间的距离越来越小。 氢原子光谱的谱线波长符合巴耳末公式。 新知学习(一)|光谱和光谱分析 [任务驱动] 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？ 提示：钨丝白炽灯的光谱为连续谱，其他三种光谱为线状谱。 (2)铁电极弧光的光谱、氢光谱、钡光谱的特征相同吗？ 提示：不同。　　 [重点释解] 1．光谱的分类 (1)发射光谱：物质发光直接获得的光谱，分为连续谱和线状谱(或原子光谱)。 (2)吸收光谱：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱。 2．三种光谱的比较 光谱 产生条件 光谱形式 应用 线状谱 稀薄气体发光形成的光谱 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 不能用于光谱分析 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 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：在连续光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，所以到达地球的这些谱线看起来就弱了，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，分析物质的最低量达10－10 g。 (2)应用： ①应用光谱分析发现新元素； ②鉴别物体的物质组成成分：研究太阳光谱时发现了太阳中存在钠、镁、锌、镍等金属元素； ③应用光谱分析鉴定食品优劣。 [典例体验] [典例]　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光谱 C．稀薄气体发出的光谱是线状光谱 D．做光谱分析时，利用连续光谱和线状光谱都可以鉴别物质和确定物质的化学组成 [解析]　不同光源发出的光谱有连续光谱，也有线状光谱，故A、B错误；稀薄气体发出的光谱是线状光谱，C正确；只有应用线状光谱才可以进行光谱分析，D错误。 [答案]　C /方法技巧/ 对光谱分析的三点提醒 (1)光谱分析只能用线状谱。 (2)光谱分析的方法是用白光照射被鉴定物质的低压蒸气。 (3)吸收光谱是由高温物体发出的白光通过低温物质，某些波长的光被