第4章 第3节 光谱 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（教科版2019）

第3节　光谱　氢原子光谱 核心素养导学 物理观念 (1)了解连续光谱、线状谱和吸收光谱的概念。 (2)知道氢原子光谱的实验规律。 (3)了解巴尔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、光谱的几种类型 1．光谱：复色光通过分光镜后，分解为一系列单色光，而且按波长的顺序排列成一条光带，称为光谱。 2．光谱的分类 (1)连续光谱：连续的彩色光带，由波长连续分布的光组成。 (2)明线光谱：分立的彩色亮线，称为光谱线，对应一定波长的单色光。 (3)发射光谱：连续光谱和明线光谱都是由发光物质所发的光直接产生的，称为发射光谱。 (4)吸收光谱：观察到在较强的连续光谱的背景上分立的暗线。 (5)线状谱：发射光谱和吸收光谱通称为线状谱。 (6)原子光谱：同一种原子发射光谱中的明线与吸收光谱中的暗线的位置是相同的，称为这种原子的特征光谱。 二、光谱分析的应用 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，精确度远高于化学分析和其他分析手段，样本中一种元素的含量达到10－10 g时就可以被检测到。 三、氢原子光谱 1．氢原子光谱特点 (1)在高压电场激发下，稀薄氢气的氢原子会发光。 (2)氢原子光谱在可见光范围内存在4条分立的谱线。 2．巴尔末公式 ＝RH(n＝3,4,5，…)，其中RH称为里德伯常量，数值为RH＝1.10×107 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．利用白炽灯的光谱，能否检测出灯丝的成分？ 提示：不能，白炽灯的光谱是连续谱，不是原子的特征谱线，因而无法检测出灯丝的成分。 3．根据氢原子光谱的特点和巴尔末公式判断以下说法正误： (1)氢原子光谱是不连续的，是由若干频率的光组成的。(√) (2)由于原子都是由原子核和核外电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的。(×) (3)巴尔末公式中的n既可以取整数也可以取小数。(×) 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，分为连续光谱和明线光谱。 (2)吸收光谱：连续光谱中某些波长的光被吸收后出现的暗线。 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 连续光谱 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，精确度高，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无损检测文物的组成成分，分析药物的组成等； ③应用光谱分析鉴定食品优劣、空气质量等。 [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 /易错警示/ 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，某些波长的光被吸收后产生的光