第3节 光谱与氢原子光谱-【金版新学案】2025-2026学年高中物理选择性必修第三册同步课堂高效讲义配套课件（鲁科版）

该高中物理课件聚焦光谱分类（连续、线状、吸收光谱）及氢原子光谱规律，通过“链接实景”（如霓虹灯原理）联系生活导入，以“新知导学”夯实概念，“合作探究”对比光谱特征，构建从基础到应用的学习支架，衔接前后知识。 其亮点是以核心素养为导向，通过实验对比（如钨丝灯与气体光谱差异）培养科学思维，结合太阳光谱暗线分析落实科学探究，用巴耳末公式推导及针对练强化物理观念。实例贴近生活，学生能深化理解，教师可高效开展分层教学，提升课堂效果。

第3节　光谱与氢原子光谱 　　　　 第4章　原子结构 核心素养目标 物理观念 通过对光谱的分析，形成连续光谱、线状光谱和吸收光谱的概念。 科学思维 通过原子光谱分析，推断物体所含有的物质元素，对比其纯度。 科学探究 能查阅资料，对照标准光谱进行分析鉴别。 科学态度与责任 思考原子光谱的不同，思考氢原子光谱的规律，培养质疑精神。 新知导学　夯实基础 1 合作探究　素能提升 2 随堂演练　对点落实 3 内容索引 课时测评 4 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 新知导学　夯实基础 返回 知识梳理 一、不同的光谱 1．光谱：光按____________大小依次排列的图案，称为_____。 2．光谱的分类 (1)连续光谱：包含有__________且__________的光谱称为连续光谱。 (2)线状光谱：有些光谱不连续，由一条条的_____组成，称为线状光谱。这些亮线称为原子的__________。 (3)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，某些波长的光被该种物质_____后，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。 3．光谱的应用：每种原子都有独自的__________，人们利用__________来鉴别物质或确定物质的化学组成，这种方法称为__________。 波长(或频率) 光谱 各种色光 连续分布 亮线 特征谱线 吸收 特征谱线 特征谱线 光谱分析 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_____的谱线。 (2)从长波到短波，Hα～Hδ等谱线间的距离__________，表现出明显的_______。 2．巴耳末公式：＝__________(n＝3，4，5，…)，其中R叫作____________，其值为R＝1.096 775 81×107 m-1。 波长 越来越小 规律性 R() 里德伯常量 自主检测 1．判断正误 (1)线状光谱和连续光谱都可以用来鉴别物质。 (　) (2)各种原子的发射光谱都是线状光谱，并且只能发出几种特定频率的光。 (　) (3)可以利用光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分。 (　) (4)氢原子光谱是不连续的，是由若干频率的光组成的。 (　) (5)由巴耳末公式可以看出氢原子光谱是线状光谱。 (　) (6)巴耳末公式中的n可取任意数值。 (　) × √ √ √ √ × 返回 2．链接实景 在节假日的夜晚，城市因霓虹灯的装点而变得美丽而庄重。想一想霓虹灯五光十色的原理。 提示：各种气体原子的能级不同，跃迁时发射的光子的能量各异，因此利用不同的气体可以制成五颜六色的霓虹灯。 合作探究　素能提升 返回 师生互动 知识点一　不同的光谱 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：钨丝白炽灯的光谱是连在一起的光带，叫连续谱；其他三种光谱是一条条的亮线，叫线状谱。 (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。 要点归纳 1．光谱的分类 发 射 光 谱 发光物体直接产生的光谱 连续 光谱 特点 连续分布的包含从红光到紫光各种色光的光谱 产生 由炽热的固体、液体以及高压气体产生 线状 光谱 特点 只含有一些不连续的亮线的光谱 产生 由稀薄气体或金属蒸气产生 吸 收 光 谱 高温物体发出的白光通过某种物质时，某些波长的光被该物质吸收后形成的光谱 特点 连续光谱的背景上出现一些暗线 产生 由炽热的物体发出的白光通过温度较低的气体后产生 与线状光谱 的关系 各种原子的吸收光谱的暗线和线状光谱的亮线相对应，即表明某种原子发出的光和吸收的光的频率是特定的，通常吸收光谱中的暗线比线状光谱中的亮线要少一些。这些亮线或暗线称为该原子的特征谱线。 2．线状光谱与连续光谱的不同之处   线状光谱 连续光谱 形状特征 一条条分立的谱线 连在一起的光带 组成 某些特定频率的谱线，不同元素的光谱 一切波长的光都有 应用 可用于光谱分析 不能用于光谱分析 (多选)关于光谱，下列说法中正确的是 A．进行光谱分析，可以用线状光谱，也可以用吸收光谱 B．光谱分析的优点是非常灵敏且迅速 C．使一种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气，取得吸收光谱，就可以对前者的化学组成进行分析 D．根据月球的光谱，可以分析出月球是由哪些元素组成的 例1 光谱分析非常灵敏且迅速，由于每种元素都有自己的特征光谱，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学成分，所以光谱分析可以用线状光谱或者吸收光谱。一种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气取得光谱，不能对前者的化学组成分析。月亮的光谱是太阳的反射光谱，故不能分析月球是由哪些元素组成的。故A、B正确，C、D错误。 √ √ 针对练1．(多选)关于光谱，下列说法正确的是 A．炽热的液体发射连续光谱 B．发射光谱一定是连续光谱 C．线状光谱和吸收光谱都可以对物质成分进行分析 D．霓虹灯发光形成的光谱是线状光谱 炽热的液体发射的光谱为连续光谱，选项A正确；发射光谱可以是连续光谱也可以是线状光谱，选项B错误；线状光谱和吸收光谱都对应某种元素的光谱，都可以对物质成分进行分析，选项C正确；霓虹灯发出的光是原子受激发发出的，其光谱是线状光谱，选项D正确。 √ √ √ 针对练2．(多选)对原子光谱，下列说法正确的是 A．线状光谱和吸收光谱可用于光谱分析 B．因为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．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．连续光谱可以用来鉴别物质中含哪些元素 线状光谱和吸收光谱都含有原子的特征谱线，因此可用于光谱分析，A正确；原子都是由原子核和电子组成的，但不同原子的原子结构不同，各种原子都有自己的特征谱线，故B错误，C正确；对线状光谱进行光谱分析可鉴别物质组成，连续光谱不能用于光谱分析，D错误。 √ √ 针对练3．(多选)地球上接收到的太阳光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线。下列说法正确的是 A．太阳光谱是连续光谱 B．太阳表面大气层中存在着相应的元素 C．这些暗线是由太阳光通过太阳大气层中温度较低的气体时被气体吸收形成的 D．这些暗线是由太阳光通过太阳大气层中温度较低的气体时发射形成的 太阳光谱是吸收光谱，其中的暗线说明太阳表面大气层中存在与这些暗线相对应的元素，故A错误，B正确；这些暗线是由太阳光通过太阳大气层中温度较低的气体时被气体吸收形成的，故C正确，D错误。 √ √ 知识点二　氢原子光谱 1．巴耳末公式 氢光谱 巴耳末 公式 ＝R()(n＝3，4，5，6，…) 式中n只能取整数，最小值为3，里德伯常量R＝1.10×107 m-1 规律 ① 巴耳末线系的四条谱线都处于可见光区 ② 在巴耳末线系中n值越大，对应的波长λ越短，即n＝3时，对应的波长最长 ③ 除了巴耳末系，氢原子光谱在红外区和紫外区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式 2．赖曼线系和帕邢线系：氢原子光谱除了存在巴耳末线系外，还存在其他一些线系。例如， 赖曼线系(在紫外区)：＝R()(n＝2，3，4，…) 帕邢线系(在红外区)：＝R()(n＝4，5，6，…) 1．巴耳末公式反映氢原子发光规律，不能描述其他原子。 2．公式中n只能取大于等于3的整数，因此波长是分立的值。 3．公式是对可见光区的四条谱线分析总结出来的，在紫外区的谱外线也适用。　　 名师点睛 (多选)关于对巴耳末公式＝R()的理解，正确的是 A．此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的 B．公式中n可取任意值，故氢原子光谱是连续谱 C．公式中n只能取大于或等于3的整数值，故氢原子光谱是线状光谱 D．巴耳末公式只确定了氢原子发光中的一个线系的波长，不能描述氢原子发出的其他线系的波长 例2 此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的4条谱线中得到的，只适用于氢原子光谱的巴耳末线系分析，且n只能取大于或等于3的整数，因此λ不能取连续值，故氢原子光谱是线状光谱，A、C、D正确。 √ √ √ 针对练1．氢原子的可见光谱中波长最长的光波的光子频率为ν1，其次为ν2，求ν1和ν2的比值。 答案： 谱线的波长满足公式：＝R()(n＝3，4，5，…)，当n＝3时，波长最长，＝R()，当n＝4时，波长次之，＝R()，解得：＝，由c＝λν得：＝＝。 针对练2．对于巴耳末公式，下列说法正确的是 A．所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应 B．巴耳末公式只确定了氢原子发光中的可见光部分的光波长 C．巴耳末公式确定了氢原子发光中的一个线系的波长，其中既有可见 光，又有紫外光 D．巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长 巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子发光中的光的波长，A、D错误；巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括可见光和紫外光，B错误，C正确。 √ 返回 随堂演练　对点落实 返回 1．有关原子光谱，下列说法错误的是 A．原子光谱反映了原子结构特征 B．氢原子光谱跟氧原子光谱是不同的 C．鉴别物质的成分可以采用光谱分析 D．每种原子处于不同的物质中的线状谱不同 原子光谱的特征间接地反映了原子的结构特征，不同元素的原子结构是不同的，故产生的光谱也不同，故A、B正确，D错误；因为各种原子有自己的特征谱线，我们可以利用光谱分析来鉴别物质的化学组成，C正确。 √ 2．下列对氢原子光谱实验规律的认识中，正确的是 A．因为氢原子核外只有一个电子，所以氢原子只能产生一种波长的光 B．氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线 C．氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线 D．氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关 氢原子光谱是线状谱，波长是一系列不连续的、分立的特征谱线，并不是只含有一种波长的光，也不是亮度不连续的谱线，B正确，A、C错 误；氢原子光谱是氢原子的特征谱线，只要是氢原子发出的光的光谱就相同，与放电管的放电强弱无关，D错误。 √ 3．巴耳末通过对氢光谱的研究总结出巴耳末公式＝R()，n＝3，4，5，…，对此，下列说法正确的是 A．巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式 B．巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性 C．巴耳末依据氢光谱的分析总结出巴耳末公式 D．巴耳末公式准确反映了氢原子发光的实际，其波长的分立值是人为规定的 √ 巴耳末公式是根据在可见光区氢原子的四条谱线总结出的规律，氢原子光谱是线状的、不连续的，波长只能是分立的值，故A、B错误，C正确；谱线之间有一定的关系，可用一个统一的公式(也称广义巴耳末公式)表达，每一个谱线的波数都可以表达为两个光谱项之差，其分立值不是人为规定的，故D错误。 返回 课时测评 返回 1．下列物质产生线状光谱的是 A．炽热的钢水 B．发亮的白炽灯 C．炽热的高压气体 D．液体汽化成稀薄气体后发光 炽热的固体、液体和高压气体产生的光谱是连续光谱，物质的稀薄气体产生的光谱是线状光谱，D正确。 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 2．关于光谱的下列说法中错误的是 A．连续光谱和线状光谱都是发射光谱 B．线状光谱的谱线含有原子的特征谱线 C．固体、液体和气体的发射光谱是连续光谱，只有金属蒸气的发射光谱是线状光谱 D．在吸收光谱中，低温气体原子吸收的光恰好就是这种气体原子在高温时发出的光 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 连续光谱和线状光谱都是发射光谱，故A正确；线状光谱的谱线含有原子的特征谱线，故B正确；固体、液体和气体的发射光谱为连续光谱，稀薄气体和金属蒸气的发射光谱是线状光谱，故C错误；在吸收光谱 中，低温气体原子吸收的光恰好就是这种气体原子在高温时发出的光，故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 3．(多选)下列关于光谱的说法正确的是 A．连续光谱是由连续发光的物体产生的光谱，线状光谱是线状光源产生的光谱 B．通过对连续光谱的光谱分析，可鉴定物质成分 C．连续光谱包括其分布范围内所有波长的光，线状光谱只包括某些特定波长的光 D．通过对线状光谱的明线分析或对吸收光谱的暗线分析，可鉴定物质成分 √ √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 连续光谱是指波长在一定范围内连续分布的光谱，而不是指光源是连续的，连续光谱是由炽热固体、液体及高压气体发光产生的，线状光谱是由一些不连续的亮线组成的，由稀薄气体或金属蒸气所发出的光产生的，而不是指光源是线状光源，选项A错误，C正确；光谱分析是根据不同原子都有自己的特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分的方法，连续光谱包括其分布范围内所有波长的光，不是原子的特征谱线，不能用来做光谱分析，而线状光谱和吸收光谱都是原子自身的特征谱线，所以可以用来做光谱分析，鉴定物质成分，其优点是灵敏度很高，在发现和鉴定元素上有着重大的意义，选项B错误，D正确。故选CD。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 4．关于线状谱，下列说法中正确的是 A．每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同 B．每种原子处在不同的物质中的线状谱不同 C．每种原子在任何条件下发光的线状谱都相同 D．两种不同的原子发光的线状谱可能相同 每种原子都有自己的独特结构，其特征线状由自己的内部结构决定，不会因温度、物质不同而改变，故C正确，A、B、D错误。 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 5．(多选)下列说法正确的是 A．所有氢原子光谱的波长都可由巴耳末公式求出 B．据巴耳末公式可知，只要n取不同的值，氢原子光谱的谱线可以有无数条 C．巴耳末系包含了氢原子光谱中的可见光部分 D．氢原子光谱是线状光谱的一个例证 √ √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 氢原子光谱包括巴耳末系、赖曼系、帕邢系等，其中巴耳末系，只是包含了其中的可见光部分。氢原子光谱指的是氢原子内的电子在不同能级间跃迁发射不同能量的光子时得到的光谱。氢原子光谱为不连续的线状光谱，无线电波、微波、红外线、可见光、到紫外线区段都有其谱线，选项A、B错误，C、D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 6．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，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的亮线与吸收光谱上的暗线是由于光谱的不同，所以它们没有关系 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 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；某种物质发光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；高温物体发出的光通过某物质后，某些频率的光被吸收而形成暗 线，这些暗线与所经物质有关，C错误；某种物质发出某种频率的光，当光通过这种物质时它也会吸收这种频率的光，因此线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，D错误。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 7．如图甲所示的a、b、c、d为四种元素的特征谱 线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为 A．a元素 B．b元素 C．c元素 D．d元素 由矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，b元素的谱线在该线状谱中不存在，与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素，故B正确，A、C、D错误。 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 8．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化学成分 物体发光的发射光谱分为连续谱和线状谱，A、B错误；做光谱分析可使用吸收光谱也可以使用线状谱，故D错误，C正确。 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 9．(多选)关于光谱，下列说法正确的是 A．太阳光谱是连续光谱 B．稀薄的氢气发光产生的光谱是线状谱 C．煤气灯上燃烧的钠盐汽化后的钠蒸气产生的光谱是线状谱 D．白光通过钠蒸气产生的光谱是线状谱 太阳光谱是太阳光产生的白光，通过太阳周围温度较低的大气时，某些波长的光被太阳大气层中的某些元素吸收从而产生的吸收光谱，A错 误；稀薄的氢气发光是原子光谱，又叫线状谱，B正确；钠蒸气产生的光谱是线状谱，C正确；白光通过钠蒸气产生的光谱是吸收光谱，D错误。 √ √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 10．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发射光谱 B．冶炼时的炼钢炉流出的铁水的光谱是线状光谱 C．光谱都可以用于物质成分的分析 D．分析恒星的光谱，可以确定该恒星大气中的化学成分 太阳光谱是吸收光谱，白炽灯光谱和铁水的光谱是连续光谱。连续光谱不能用于光谱分析。线状光谱、吸收光谱可用于光谱分析。分析恒星光谱中的暗线，与已知元素的特征光谱相比较，可以分析恒星大气中含有的化学成分，故只有D正确。 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 11．(多选)对原子光谱，下列说法正确的是 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．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 原子光谱为线状谱，各种原子都有自己的特征谱线，根据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成，故A、C、D正确，B错误。 √ √ √ 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 12．关于光谱和光谱分析，下列说法不正确的是 A．太阳光谱是连续谱，分析太阳光谱可以知道太阳内部的化学元素的组成 B．强白光通过酒精灯火焰上的钠盐，产生的是吸收光谱 C．进行光谱分析时，可以利用线状谱，也可以利用吸收光谱，但不能用连续光谱 D．煤气灯火焰上的钠盐产生的光谱是线状谱 √ 太阳光谱是吸收光谱，这是由于太阳内部发出的强光经过温度比较低的太阳大气层时产生的，A错误；由吸收光谱产生的条件知，B正确；光谱分析中只能用线状谱和吸收光谱，C正确；煤气灯火焰上的钠盐呈稀薄气体状，所以产生的光谱是线状谱，故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 13．(12分)巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立性。用卢瑟福的核式结构模型和经典力学、电磁学的理论，是否能够解释这种分立性？ 答案：不能 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 卢瑟福的核式结构模型正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子散射实验的现象。但经典理论无法解释原子的稳定性和光谱的不连续性。具体分析如下：根据卢瑟福核式结构模型和经典力学理论、电磁理论可知核外电子绕原子核旋转产生变化的电磁场，而变化的电磁场会激发电磁波，电磁波向外传播辐射，电子失去能量最后会坠入原子核，辐射能量(电磁波)的频率等于电子绕核旋转的频率，电子绕核旋转过程随着能量的减小，转得越来越快，这个变化是连续的，辐射各种频率(波长)的光，原子光谱应是连续的，所以不能解释氢原子光谱这种分立性。 返回 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 谢 谢 观 看 第3节　光谱与氢原子光谱 2 3 4 5 6 7 8 9 1 10 11 12 13 $