4.3 光谱与氢原子光谱 讲义-2025-2026学年高二下学期物理同步复习（鲁科版选择性必修第三册）

本讲义聚焦高中物理“光谱与氢原子光谱”核心知识点，先通过分光镜构造原理引入光谱概念，系统梳理连续谱、明线谱、吸收光谱的特点及成因，再阐述光谱分析的原理与应用，最后过渡到氢原子光谱的巴耳末公式及线系规律，构建完整知识脉络。 该资料通过21道单选、13道多选及填空题，结合太阳光谱暗线、氢原子跃迁等实例，强化对光谱类型、巴耳末公式的理解，培养科学思维中的模型建构与科学推理能力，课中辅助教师讲解，课后助力学生查漏补缺，提升知识应用与问题解决能力。

第4章 第3节 光谱与氢原子光谱 题型1 光谱和光谱分析 题型2 氢原子光谱及巴耳末公式 ▉题型1 光谱和光谱分析 【知识点的认识】 光谱和光谱分析 一、分光镜的构造原理： 分光镜由平行光管A、三棱镜P和望远镜筒B组成．平行光管A的前方有一个宽度可以调节的狭缝S．从狭缝射入的光线经透镜L1折射后，变成平行光线射到三棱镜P上．不同频率的光经过三棱镜沿不同的折射方向射出，并在透镜L2后方的平面MN上分别会聚成不同颜色的像（谱线）．通过望远镜B的目镜L3，就看到了放大的光谱像． 二、各种光谱的特点及成因： 三、光谱分析： 1、光谱：按一定次序排列的彩色光带． 2、光谱分析：由于每一种元素都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成．这种方法叫做光谱分析． 3、光谱分析的原理：利用发射光谱和吸收光谱． 4、光谱分析的优点：非常灵敏而且迅速． 5、光谱分析的应用：发现新元素和研究天体的化学组成． 1．包含各种波长的复合光，被原子吸收了某些波长的光子后，连续光谱中这些波长的位置上便出现了暗线，这样的光谱叫作吸收光谱。传到地球表面的太阳光谱就是吸收光谱。（　　） A．太阳光谱中的暗线是太阳大气中的原子吸收光子后产生的 B．太阳光谱中的暗线是地球大气中的原子吸收光子后产生的 C．利用太阳光谱可以分析地球大气中含有哪些元素 D．利用太阳光谱可以分析太阳光中含有哪些元素 【答案】A 【解答】解：AB、太阳光谱是吸收光谱，其中的暗线，是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的，说明太阳大气中存在与这些暗线相对应的元素。故A正确，B错误。 C、因为太阳是一个高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收，从而使我们观察到的太阳光谱是吸收光谱，所以分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，但并不能分析地球大气层的物质组成，故C错误； D、太阳光是复色光，只是说是哪些波长的电磁波组成，并不是哪些元素组成，故D错误。 故选：A。 2．关于光谱，下列说法中正确的是（　　） A．炽热的液体发射明线光谱 B．太阳光谱中的暗线说明太阳缺少与这些暗线对应的元素 C．明线光谱和暗线光谱都可以用于对物质成分进行分析 D．发射光谱一定是连续光谱 【答案】C 【解答】解：A．连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱，如炽热的液体发射连续光谱，故A错误； B．太阳光谱是吸收光谱，其中的暗线，说明太阳中存在与这些暗线相对应的元素，故B错误； C．高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱。由狭窄谱线组成的光谱。单原子气体或金属蒸气所发的光波均有线状光谱，故线状光谱又称原子光谱。均能对物质进行分析，故C正确； D．发射光谱有两种类型：连续光谱和明线光谱，故D错误。 故选：C。 3．光学频率梳是一种特殊的激光光源，可视为由一系列相等频率间隔的单色光组合而成，像一把梳子一样。光学频率梳可以用来测量未知的光学频率。已知某光学频率梳的光强I与频率f的关系如图所示，则光强I与波长λ的关系可能为（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【解答】解：由题图可知，中心频率的光强最强，比中心频率小的单色光有两束，且频率越小光强越小；比中心频率大的单色光有四束，且频率越高光强越小。对应的，中心波长的光强最强，比中心波长大的单色光有两束，且波长越大光强越小；比中心波长小的单色光有四束，且波长越小光强越小。根据 c＝λf 可得 当Δf不变，随着波长的增大，λ1、λ2也增大：故Δλ也增大，即相邻的波长间距也逐渐增大，故ABD错误，C正确。 故选：C。 4．关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是（　　） 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组成 B．霓虹灯和炼钢炉中炽热铁水产生的光谱，都是线状谱 C．强白光通过酒精灯火焰上的钠盐，形成的是吸收光谱 D．进行光谱分析时，可以利用发射光谱，也可以用吸收光谱 【答案】C 【解答】解：A、太阳光谱是吸收光谱，分析太阳光谱可以知道太阳内部的化学组成，故A错误； B、霓虹灯产生的是线状谱，炼钢炉中炽热铁水产生的是连续谱，故B错误； C、强白光通过酒精灯火焰上的钠盐，形成的是吸收光谱，故C正确； D、发射光谱既可以是线状谱，也可以是连续谱，只有线状谱才能进行光谱分析，故D错误； 故选：C。 5．关于光谱和光谱分析，以下说法正确的是（　　） A．太阳光谱是连续谱，氢原子光谱是线状谱 B．光谱分析的优点是灵敏而且迅速 C．分析某种物质的化学组成，可以使这种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气从而取得吸收光谱进行分析 D．摄下月球的光谱可以分析出月球上有哪些元素 【答案】B 【解答】解：A、太阳光谱是吸收光谱，故A错误； B、光谱分析是用元素的特征谱线与光谱对比来分析物体的化学成分，故B正确； C、分析某种物质的化学组成可以用白光通过这种物质的低温蒸气取吸收光谱进行分析，故C错误； D、月球是反射的太阳光，分析月光实际上就是在分析太阳光，月球不像气体那样对光谱有吸收作用，因此无法通过分析月球的光谱来得到月球的化学成分，故D错误； 故选：B。 6．下列关于电磁波谱的说法，下列说法正确的是（　　） A．验钞机验钞票真伪体现了红外线的荧光效应 B．相同条件下，电磁波谱中最难发生衍射的是X射线 C．利用雷达测出发射微波脉冲及接收到脉冲的时间间隔可以确定雷达和目标的距离 D．夏天太阳把地面晒得发热是因为可见光的热效应在各种电磁波中最强的 【答案】C 【解答】解：A、验钞机是利用了紫外线的荧光作用，故A错误； B、电磁波谱中比X射线波长短的还有γ射线，故B错误； C、电磁波测距就是利用发射脉冲和接收脉冲的时间间隔来确定的，故C正确； D、热效应最强的是红外线，故D错误； 故选：C。 7．下列关于光谱和光谱分析的说法正确的是（　　） A．同一种原子产生的明线光谱可以不同 B．不同种类的原子可以产生相同的明线光谱 C．利用光谱分析可鉴定物质的组成 D．光谱分析可以用连续谱、明线光谱和吸收光谱 【答案】C 【解答】解：A、同一种原子产生的明线光谱应是特定的，故A错误； B、不同种类的原子产生的明线光谱也不相同，故B错误； C、由于每种原子都有特定的谱线即特征谱线，所以可以用光谱分析来鉴别物质的组成，故C正确； D、光谱分析不能用连续光谱，故D错误。 故选：C。 8．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，下列说法中正确的是（　　） A．利用高温物体的连续谱就可以鉴别其组成成分 B．利用物质的线状谱就可以鉴别其组成成分 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．我们观察月亮射来的光的光谱，可以确定月亮的化学组成 【答案】B 【解答】解：A，利用高温物体发出的线状谱可以进行光谱分析，但是连续谱无法进行分析，故A错误。 B，由于不同的原子有不同的吸收光谱和发射光谱，所以根据光谱分析能够鉴别物质的成分，故B正确。 C，高温物体发出的光通过物质吸收后，物质会吸收掉一部分，通过对光谱的分析，可以得知物质的组成，但是无法得到高温物体的组成，故C错误。 D，月亮不是光源，不会有发射光谱，月亮是反射的太阳光，我们只能探测月球大气层的成分，无法确定月球的组成，故D错误。 故选：B。 9．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．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．分析物质的明线光谱和暗线谱，都可以鉴别物质中含哪些元素 【答案】B 【解答】解：A、原子光谱是由不连续的亮线组成的，是线状谱，不是连续谱。故A错误。 B、C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，各种原子的原子光谱都有各自的特征谱线，所以不同原子的原子光谱是不相同的。故B错误，C正确。 D、明线光谱和暗线谱的特征谱线与原子的结构有关，可以利用明线光谱和暗线谱鉴别物质。故D正确。 故选：B。 10．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．煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱不都是线状谱 C．进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续光谱 D．我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分 【答案】C 【解答】解：A、太阳光谱是吸收光谱，白炽灯光谱是连续光谱，故A错误； B、炽热气体发光是线状光谱，霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的是光谱是线状谱，故B错误； C、光谱分析是用元素的特征谱线与连续谱对比来分析物体的化学成分，可以用明线光谱也可以用吸收光谱，不能用连续光谱，故C正确； D、月亮是反射太阳光，是吸收光谱，观察月亮光谱，只能确定月亮表面的化学组成，但不能确定月亮内部的化学组成，故D错误； 故选：C。 11．太阳的连续光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线．产生这些暗线是由于（　　） A．太阳表面大气层中缺少相应的元素 B．太阳内部缺少相应的元素 C．太阳表面大气层中存在着相应的元素 D．太阳内部存在着相应的元素 【答案】C 【解答】解：太阳光谱是太阳内部发出的光在经过太阳大气的时候，被太阳大气层中的某些元素吸收而产生的，是一种吸收光谱。所以太阳光的光谱中有许多暗线，它们对应着太阳大气层中的某些元素的特征谱线，故C正确，ABD错误。 故选：C。 12．人眼对绿光最为敏感，如果每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．现有一个光源以0.1W的功率均匀地向各个方向发射波长为5.3×10﹣7m的绿光，已知瞳孔的直径为4mm，普朗克常量为h＝6.63×10﹣34J•s，不计空气对光的吸收，则眼睛能够看到这个光源的最远距离约为（　　） A．2×103m B．2×104m C．2×105m D．2×106m 【答案】C 【解答】解：一个光子的能量为w＝hν，ν为光的频率， 光的波长与频率有以下关系c＝λν， 光源每秒发出的光子的个数为 n① P为光源的频率。 光子以球面波波的形式传播，那么以光源为原点的球面上的光子数相同， 人眼瞳孔面积s② 其中d为瞳孔直径。 由题意，如果每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼镜就能察觉到，也就是说在瞳孔所处的球面上能保证每秒6个绿光的光子射入瞳孔， 设人距光源的距离为r， 那么人眼所处的球面的表面积为S＝4πr2，③ 于是6，④ 联立①②③④得到，r≤2×105m。 故选：C。 13．日光灯正常工作时，灯管内的稀薄汞蒸气由于气体放电而发射几种特定的光子，课本上的彩页上有汞的明线光谱彩图．光谱中既有可见光，又有紫外线．其中只有紫外线全被管壁上的荧光粉吸收，并使荧光粉受到激发而发射波长几乎连续分布的可见光．日光灯灯光经过分光镜后形成的光谱是（　　） A．与白炽灯灯光的光谱相同的连续光谱 B．与太阳光光谱相同的光谱 C．连续光谱与汞的明线光谱（除紫外线外）相加的光谱 D．是吸收光谱 【答案】C 【解答】解：A、日光灯灯光经过分光镜后形成的光谱是线状谱，而白炽灯灯光的光谱相同的连续光谱，故A错误； B、太阳光光谱也是连续光谱，故B错误； C、连续光谱与汞的明线光谱（除紫外线外）相加的光谱，属于线状谱，故C正确； D、不是吸收光谱，故D错误； 故选：C。 （多选）14．每种原子都有自己的特征谱线，我们可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分。原子的特征谱线属于（　　） A．吸收光谱 B．发射光谱 C．连续谱 D．线状谱 【答案】BD 【解答】解：A、各种原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的发光频率不一样，因此每种原子都有自己的特征谱线，人们可以通过光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成；光谱是复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散开的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案，发射光谱物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。发射光谱有两种类型：连续光谱和明线光谱；连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱；观察固态或液态物质的原子光谱，可以把它们放到煤气灯的火焰或电弧中去烧，使它们汽化后发光，就可以从分光镜中看到它们的明线光谱。光谱分析的基本原理是每种元素都有自己的特征谱线，故BD正确，AC错误。 故选：BD。 （多选）15．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．煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱 C．进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续光谱 D．我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分 【答案】BC 【解答】解：A、太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续光谱经过太阳大气层时产生的吸收光谱，正是太阳发出的光谱被太阳大气层中存在的对应元素吸收所致，白炽灯发出的是连续光谱，故A错误； B、煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气和霓虹灯都是稀薄气体发出的光，产生的光谱都是线状谱，故B正确； C、光谱分析只能是用线状谱和吸收光谱，连续光谱是不能用来做光谱分析的，故C正确； D、月球本身不会发光，靠反射太阳光才能使我们看到它，所以不能通过光谱分析月球的物质成分，故D错误； 故选：BC。 （多选）16．关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是（　　） A．太阳光谱与白炽灯光谱是连续光谱 B．霓虹灯产生的光谱是明线光谱 C．做光谱分析可以用明线光谱，也可用吸收光谱 D．同一元素吸收光谱的暗线与其线状谱位置是一一对应的 【答案】CD 【解答】解：A、太阳光谱是吸收光谱，白炽灯光谱是连续光谱，故A错误； B、霓虹灯属于稀薄气体发光，产生的是明线光谱，故B错误； C、光谱分析只能是明线光谱和吸收光谱，故C正确； D、根据光谱理论知，明线光谱和吸收光谱都表示元素的特点，都是元素的特征谱线，同一元素吸收光谱中的暗线与线状谱的明线是一一对应的，故D正确。 故选：CD。 （多选）17．太阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光组成，对这七种色光的认识正确的是（　　） A．紫光的波长最小 B．红光的能量子最强 C．七种色光的能量均相同 D．紫光的能量子最强 【答案】AD 【解答】解：七种色光中，紫光的波长最小，频率最大，根据E＝hγ知，紫光的光子能量最大，故AD正确，BC错误。 故选：AD。 （多选）18．下列关于光谱的说法中正确的是（　　） A．可以利用光谱分析来鉴定物质的成分，但其灵敏度相对较低 B．所有元素产生的线状谱都是相同的 C．线状谱中的亮线反映了原子的特征 D．通常用光栅或棱镜来观察物体发光产生的光谱 【答案】CD 【解答】解：A、由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成。这种方法叫做光谱分析。做光谱分析时，可以利用发射光谱，也可以利用吸收光谱。这种方法的优点是非常灵敏而且迅速，故A错误； B、各种原子的明线光谱中的明线和它吸收光谱中的暗线是一一对应的，都有各自的特征。故B错误； C、线状谱由一系列离散的亮线组成，每条亮线对应原子能级跃迁时发射或吸收的特定频率光。不同原子的亮线位置不同，反映了原子发光的特征。故C正确； D、物体产生的光谱经过棱镜或光栅后会发生散射，能够在光屏上呈现出不同颜色的光带，因此通常用光栅或棱镜来观察物体发光产生的光谱，故D正确； 故选：CD。 （多选）19．如图甲所示是a，b，c，d四种元素线状谱，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是（　　） A．a元素 B．b元素 C．c元素 D．d元素 【答案】BD 【解答】解：各种原子的发射光谱都是线状谱，都有一定的特征，也称特征谱线，是因原子结构不同，导致原子光谱也不相同，因而可以通过原子发光谱线来确定和鉴别物质，对此称为光谱分析。 由乙图可知，此光谱是由a与c元素线状谱叠加而成的， 因此通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是b、d元素，故BD正确，AC错误； 故选：BD。 （多选）20．关于原子光谱，下列说法中正确的是（　　） A．原子光谱是连续谱 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．可以通过光谱分析，鉴别物质中含有哪些元素 【答案】CD 【解答】解：A、原子光谱是由不连续的亮线组成的，是线状谱，不是连续谱。故A错误； B、C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，而各种原子的原子光谱都有各自的特征谱线， 所以不同原子的原子光谱是不相同的。故B错误，C正确； D、明线光谱和暗线谱特征谱线与原子的结构有关，可以利用明线光谱和暗线谱鉴别物质。故D正确； 故选：CD。 21．有些光谱是一条条的亮线，这叫做谱线，这样的光谱叫做　线状谱　 ．有些光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连在一起的光带，这样的光谱叫做　连续谱　 ． 【答案】线状谱；连续谱 【解答】解：根据光谱产生的原理以及它的特点可知，有些光谱是一条条的亮线，这叫做谱线，这样的光谱叫做 线状谱．有些光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱． 故答案为：线状谱，连续谱 ▉题型2 氢原子光谱及巴耳末公式 【知识点的认识】 1.原子内部电子的运动是原子发光的原因，因此光谱分析是探索原子结构的一条重要途径。 2.光谱的结果显示氢原子只能发出一系列特定波长的光 （1）巴耳末系 ①1885年，瑞士科学家巴耳末对当时已知的氢原子在可见光区的四条谱线，即图中Hα、Hβ，Hγ，Hδ。谱线作了分析，发现这些谱线的波长入满足一个简单的公式，即 R∞（），（n＝3，4，5，…） 式中R是里德伯常量，R∞＝1.10×107 m﹣1，这个公式称为巴耳末公式，式中的n只能取整数，它确定的这一组谱线称为巴耳末系。 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的特征。 （2）其他线系 除了巴耳末系，后来发现的氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。 22．如图所示，巴尔末由氢原子在可见光区的四条谱线Hα，Hβ，Hγ，Hδ。总结出巴尔末系谱线波长公式：，n＝3，4，5，6…其中λHδ＜λHγ＜λHβ＜λHα。且Hα为红光，Hδ为紫光，则下列说法正确的是（　　） A．Hα对应的是电子从n＝5能级向n＝2能级跃迁所释放光的谱线 B．四条谱线中Hα谱线所对应的光子的能量最高 C．大量处于同一能级的氢原子要能够发出这四条谱线，必须使得原子所处的能级n≥6 D．若电子从n＝6能级向n＝3能级跃迁时能辐射紫外线 【答案】C 【解答】解：A．Hα对应的谱线波长最长，是电子从n＝3能级向n＝2能级跃迁所释放光的谱线，故A错误； B．Hα对应的谱线能级差最小，辐射光子能量最低，故B错误； C．这四条谱线对应的光子能量最大的是从n＝6能级向n＝2能级跃迁所释放的光子，可知需满足：n≥6，故C正确； D．Hδ为紫光，是电子从n＝6能级向n＝2能级跃迁所释放光。而电子从n＝6能级向n＝3能级跃迁时能级差较小，释放的光子能量小于紫光的光子能量，故不能辐射紫外线，故D错误。 故选：C。 23．关于原子的特征谱线，下列说法不正确的是（　　） A．不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线 B．原子的特征谱线可能是由于原子从高能态向低能态跃迁时放出光子而形成的 C．可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分 D．原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据 【答案】D 【解答】解：A、每种原子都有自己的特征谱线，故可以根据原子光谱来鉴别物质。故A正确。 B、原子的特征谱线可能是由于原子从高能态向低能态跃迁时放出光子而形成的；故B正确； C、利用光谱分析可以鉴别物质和确定物质的组成成分，不可以深入了解原子的内部结构。故C正确，D错误 本题选错误的；故选：D。 24．许多物理现象在科学技术领域得到了应用，以下说法中正确的是（　　） A．医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒 B．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是应用了光的全反射现象 C．利用红外线进行遥感、遥控主要是因为红外线的波长大，不容易发生衍射 D．明线光谱和暗线光谱都可以用来分析物质的组成成分 【答案】D 【解答】解：A、医院里常用紫外线对病房和手术室进行消毒。故A错误。 B、照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是应用了薄膜干涉现象。故B错误。 C、利用红外线进行遥感、遥控主要是因为红外线的波长大，容易发生衍射。故C错误。 D、明线光谱和暗线光谱都可以用来分析物质的组成成分。故D正确。 故选：D。 25．1885年瑞士的中学教师巴耳末发现，氢原子光谱中可见光部分的四条谱线的波长可归纳成一个简单的经验公式：，n为大于2的整数，R为里德伯常量．1913年，丹麦物理学家玻尔受到巴耳末公式的启发，同时还吸取了普朗克的量子假说、爱因斯坦的光子假说和卢瑟福的核式结构原子模型，提出了自己的原子理论．根据玻尔理论，推导出了氢原子光谱谱线的波长公式：R（），m与n都是正整数，且n＞m．当m取定一个数值时，不同数值的n得出的谱线属于同一个线系．如： m＝1，n＝2、3、4、…组成的线系叫赖曼系； m＝2，n＝3、4、5、…组成的线系叫巴耳末系； m＝3，n＝4、5、6、…组成的线系叫帕邢系； m＝4，n＝5、6、7、…组成的线系叫布喇开系； m＝5，n＝6、7、8、…组成的线系叫逢德系． 以上线系只有一个在紫外光区，这个线系是（　　） A．赖曼系 B．帕邢系 C．布喇开系 D．逢德系 【答案】A 【解答】解：在真空中，电磁波的波长和频率互成反比例关系，波长最长的频率最小。 紫外光区的频率较大， 根据氢原子光谱谱线的波长公式：R（）得这个线系是赖曼系。故A正确，BCD错误； 故选：A。 26．下列说法正确的是（　　） A．位移是矢量，位移的方向就是质点运动的方向 B．伽利略发现了行星运动定律 C．氢原子光谱的发现揭示原子具有核式结构 D．当两个带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体就可以看作点电荷 【答案】D 【解答】解：A、位移是矢量，位移的方向不是质点运动的方向，且质点运动方向可能是变化的。则A错误 B、开普勒发现了行星的运动定律，则B错误 C、α粒子的散射揭示了原子的核式结构，则C错误 D、当两个带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体就可以看作点电荷，则D正确 故选：D。 27．关于巴耳末公式R（）的理解，正确的是（　　） A．此公式是巴耳末在研究氦光谱特征时发现的 B．公式中n可取任意值，故氢光谱是连续谱 C．公式中n只能取不小于3的整数值，故氢光谱是线状谱 D．公式不但适用于氢光谱的分析，也适用于其他原子的光谱 【答案】C 【解答】解：A、当在研究氢光谱特征时发现的巴耳末公式，公式的n只能取整数，因此得到氢原子光谱是线状谱，只能适用于氢原子，故A错误； B、此公式中n不可以取任意值，只能取整数，且从3，4，…开始取，氢原子光谱是不连续的，故B错误； C、公式中n只能从3，4，…开始取，故氢原子光谱是线状谱，故C正确； D、公式只能适用于氢原子光谱，及氢光谱在红外与紫外区的其他谱线，故D错误； 故选：C。 28．有关氢原子光谱的说法中不正确的是（　　） A．氢原子的发射光谱是连续光谱 B．氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差有关 C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的 D．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光 【答案】A 【解答】解：A、由于氢原子发射的光子的能量：E＝En﹣Em，所以发射的光子的能量值E是不连续的，只能是一些特殊频率的谱线，故A错误； B、吸收或发射的光子的能量是两个能级的能量差，B正确； C、由于氢原子的轨道是不连续的，故氢原子的能级是不连续的即是分立的，故C正确。 D、当氢原子从较高轨道跃第n能级迁到较低轨道第m能级时，发射的光子的能量为E＝En﹣Em＝hγ，显然n、m的取值不同，发射光子的频率就不同，故氢原子只发出特定频率的光，D正确； 本题选错误的故选：A。 （多选）29．卢瑟福的原子核式结构学说可以解决的问题是（　　） A．解释α 粒子散射现象 B．用α 粒子散射的实验数据估算原子核的大小 C．结合经典电磁理论，解释原子的稳定性 D．结合经典电磁理论，解释氢原子光谱 【答案】AB 【解答】解：A、原子核很小，绝大多数α粒子穿过金箔后几乎沿原方向前进，少数发生较大偏转，故A正确； B、影响α粒子运动的主要是带正电的原子核。而绝大多数的α粒子穿过原子时离核较远，受到的库仑斥力很小，运动方向几乎没有改变，只有极少数α粒子可能与核十分接近，受到较大的库仑斥力，才会发生大角度的偏转，根据α粒子散射实验，可以估算出原子核的直径约为10﹣15米～10﹣14米，故B正确； C、卢瑟福的模型在经典电磁理论下完全是不稳定的，电子绕核运转会辐射电磁波损失能量，故C错误； D、经典理论中能量是连续变化的，如此说来原子光谱就应该是连续谱，但是事实上原子光谱是线状谱，故D错误； 故选：AB。 （多选）30．下列说法中正确的是（　　） A．电子的发现表明原子核有复杂结构 B．天然放射性的发现表明原子核有复杂结构 C．a粒子散射实验证明了原子核有复杂结构 D．氢原子光谱表明氢原子的能量是不连续的 【答案】BD 【解答】解：A、电子的发现表明原子有复杂的结构，故A错误； B、天然放射性的发现表明原子核有复杂结构，故B正确 C、α粒子散射实验证明了原子的核式结构，故C错误； D、氢原子光谱表明氢原子的能量是不连续的，故D正确； 故选：BD。 （多选）31．有关氢原子光谱的说法正确的是（　　） A．氢原子的光谱是连续谱 B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光 C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的 D．巴耳末公式反映了氢原子辐射电磁波波长的连续特性 【答案】BC 【解答】解：A、氢原子的光谱是由一些不连续的亮线组成的，不是连续谱。故A错误； B、氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光，故B正确； C、氢原子光谱说明氢原子能级是分立的，故C正确； D、巴耳末公式反映了氢原子辐射电磁波波长的不连续特性，故D错误。 故选：BC。 （多选）32．关于特征谱线的说法正确的是（　　） A．明线光谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线 B．明线光谱中的明线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不是特征谱线 C．明线光谱中的明线不是特征谱线，吸收光谱中的暗线是特征谱线 D．同一元素的明线光谱的明线与吸收光谱的暗线是相对应的 【答案】AD 【解答】解：A、各种原子的明线光谱中的明线和它吸收光谱中的暗线是一一对应的，所以明线光谱的谱线叫做原子的特征谱线，吸收光谱中的暗线也是特征谱线。故A正确，B错误，C错误。 D、各种原子的明线光谱中的明线和它吸收光谱中的暗线是一一对应的，都有各自的特征，故D正确。 故选：AD。 （多选）33．关于光谱分析，下列说法正确的是（　　） A．光谱分析的基本原理是每种元素都有自己的特征谱线 B．光谱分析时，既可用明线光谱也可用吸收光谱 C．分析月亮的光谱可得到月亮的化学成分 D．光谱分析时，只能用线状谱 【答案】AB 【解答】解：A、每种元素都有自己的特征谱线，光谱分析的基本原理是每种元素都有自己的特征谱线。故A正确； B、明线光谱和吸收光谱都是元素的特征光谱，光谱分析时，既可用明线光谱也可用吸收光谱。故B正确，D错误； C、月亮的光谱是太阳光照射到月亮后的反射光，不是月亮发出的光，所以不能使用分析月亮的光谱可得到月亮的化学成分。故C错误； 故选：AB。 （多选）34．有关氢原子光谱的说法正确的是（　　） A．氢原子的发射光谱是连续谱 B．氢原子光谱说明氢原子只发出特点频率的光 C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的 D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关 【答案】BC 【解答】解：由于氢原子的轨道是不连续的，而氢原子在不同的轨道上的能级En，故氢原子的能级是不连续的即是分立的，故C正确。 当氢原子从较高轨道跃第n能级迁到较低轨道第m能级时，发射的光子的能量为E＝En﹣Emhγ， 显然n、m的取值不同，发射光子的频率就不同故氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能力差有关故D错误。 由于氢原子发射的光子的能量：E＝En﹣Em， 所以发射的光子的能量值E是不连续的，只能是一些特殊频率的谱线，故A错误B正确。 故选：BC。 学科网（北京）股份有限公司 $ 第4章 第3节 光谱与氢原子光谱 题型1 光谱和光谱分析 题型2 氢原子光谱及巴耳末公式 ▉题型1 光谱和光谱分析 【知识点的认识】 光谱和光谱分析 一、分光镜的构造原理： 分光镜由平行光管A、三棱镜P和望远镜筒B组成．平行光管A的前方有一个宽度可以调节的狭缝S．从狭缝射入的光线经透镜L1折射后，变成平行光线射到三棱镜P上．不同频率的光经过三棱镜沿不同的折射方向射出，并在透镜L2后方的平面MN上分别会聚成不同颜色的像（谱线）．通过望远镜B的目镜L3，就看到了放大的光谱像． 二、各种光谱的特点及成因： 三、光谱分析： 1、光谱：按一定次序排列的彩色光带． 2、光谱分析：由于每一种元素都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成．这种方法叫做光谱分析． 3、光谱分析的原理：利用发射光谱和吸收光谱． 4、光谱分析的优点：非常灵敏而且迅速． 5、光谱分析的应用：发现新元素和研究天体的化学组成． 1．包含各种波长的复合光，被原子吸收了某些波长的光子后，连续光谱中这些波长的位置上便出现了暗线，这样的光谱叫作吸收光谱。传到地球表面的太阳光谱就是吸收光谱。（　　） A．太阳光谱中的暗线是太阳大气中的原子吸收光子后产生的 B．太阳光谱中的暗线是地球大气中的原子吸收光子后产生的 C．利用太阳光谱可以分析地球大气中含有哪些元素 D．利用太阳光谱可以分析太阳光中含有哪些元素 2．关于光谱，下列说法中正确的是（　　） A．炽热的液体发射明线光谱 B．太阳光谱中的暗线说明太阳缺少与这些暗线对应的元素 C．明线光谱和暗线光谱都可以用于对物质成分进行分析 D．发射光谱一定是连续光谱 3．光学频率梳是一种特殊的激光光源，可视为由一系列相等频率间隔的单色光组合而成，像一把梳子一样。光学频率梳可以用来测量未知的光学频率。已知某光学频率梳的光强I与频率f的关系如图所示，则光强I与波长λ的关系可能为（　　） A． B． C． D． 4．关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是（　　） 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组成 B．霓虹灯和炼钢炉中炽热铁水产生的光谱，都是线状谱 C．强白光通过酒精灯火焰上的钠盐，形成的是吸收光谱 D．进行光谱分析时，可以利用发射光谱，也可以用吸收光谱 5．关于光谱和光谱分析，以下说法正确的是（　　） A．太阳光谱是连续谱，氢原子光谱是线状谱 B．光谱分析的优点是灵敏而且迅速 C．分析某种物质的化学组成，可以使这种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气从而取得吸收光谱进行分析 D．摄下月球的光谱可以分析出月球上有哪些元素 6．下列关于电磁波谱的说法，下列说法正确的是（　　） A．验钞机验钞票真伪体现了红外线的荧光效应 B．相同条件下，电磁波谱中最难发生衍射的是X射线 C．利用雷达测出发射微波脉冲及接收到脉冲的时间间隔可以确定雷达和目标的距离 D．夏天太阳把地面晒得发热是因为可见光的热效应在各种电磁波中最强的 7．下列关于光谱和光谱分析的说法正确的是（　　） A．同一种原子产生的明线光谱可以不同 B．不同种类的原子可以产生相同的明线光谱 C．利用光谱分析可鉴定物质的组成 D．光谱分析可以用连续谱、明线光谱和吸收光谱 8．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，下列说法中正确的是（　　） A．利用高温物体的连续谱就可以鉴别其组成成分 B．利用物质的线状谱就可以鉴别其组成成分 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．我们观察月亮射来的光的光谱，可以确定月亮的化学组成 9．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．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．分析物质的明线光谱和暗线谱，都可以鉴别物质中含哪些元素 10．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．煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱不都是线状谱 C．进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续光谱 D．我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分 11．太阳的连续光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线．产生这些暗线是由于（　　） A．太阳表面大气层中缺少相应的元素 B．太阳内部缺少相应的元素 C．太阳表面大气层中存在着相应的元素 D．太阳内部存在着相应的元素 12．人眼对绿光最为敏感，如果每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．现有一个光源以0.1W的功率均匀地向各个方向发射波长为5.3×10﹣7m的绿光，已知瞳孔的直径为4mm，普朗克常量为h＝6.63×10﹣34J•s，不计空气对光的吸收，则眼睛能够看到这个光源的最远距离约为（　　） A．2×103m B．2×104m C．2×105m D．2×106m 13．日光灯正常工作时，灯管内的稀薄汞蒸气由于气体放电而发射几种特定的光子，课本上的彩页上有汞的明线光谱彩图．光谱中既有可见光，又有紫外线．其中只有紫外线全被管壁上的荧光粉吸收，并使荧光粉受到激发而发射波长几乎连续分布的可见光．日光灯灯光经过分光镜后形成的光谱是（　　） A．与白炽灯灯光的光谱相同的连续光谱 B．与太阳光光谱相同的光谱 C．连续光谱与汞的明线光谱（除紫外线外）相加的光谱 D．是吸收光谱 （多选）14．每种原子都有自己的特征谱线，我们可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分。原子的特征谱线属于（　　） A．吸收光谱 B．发射光谱 C．连续谱 D．线状谱 （多选）15．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．煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱 C．进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续光谱 D．我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分 （多选）16．关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是（　　） A．太阳光谱与白炽灯光谱是连续光谱 B．霓虹灯产生的光谱是明线光谱 C．做光谱分析可以用明线光谱，也可用吸收光谱 D．同一元素吸收光谱的暗线与其线状谱位置是一一对应的 （多选）17．太阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光组成，对这七种色光的认识正确的是（　　） A．紫光的波长最小 B．红光的能量子最强 C．七种色光的能量均相同 D．紫光的能量子最强 （多选）18．下列关于光谱的说法中正确的是（　　） A．可以利用光谱分析来鉴定物质的成分，但其灵敏度相对较低 B．所有元素产生的线状谱都是相同的 C．线状谱中的亮线反映了原子的特征 D．通常用光栅或棱镜来观察物体发光产生的光谱 （多选）19．如图甲所示是a，b，c，d四种元素线状谱，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是（　　） A．a元素 B．b元素 C．c元素 D．d元素 （多选）20．关于原子光谱，下列说法中正确的是（　　） A．原子光谱是连续谱 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．可以通过光谱分析，鉴别物质中含有哪些元素 21．有些光谱是一条条的亮线，这叫做谱线，这样的光谱叫做　 　 ．有些光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连在一起的光带，这样的光谱叫做　 　 ． ▉题型2 氢原子光谱及巴耳末公式 【知识点的认识】 1.原子内部电子的运动是原子发光的原因，因此光谱分析是探索原子结构的一条重要途径。 2.光谱的结果显示氢原子只能发出一系列特定波长的光 （1）巴耳末系 ①1885年，瑞士科学家巴耳末对当时已知的氢原子在可见光区的四条谱线，即图中Hα、Hβ，Hγ，Hδ。谱线作了分析，发现这些谱线的波长入满足一个简单的公式，即 R∞（），（n＝3，4，5，…） 式中R是里德伯常量，R∞＝1.10×107 m﹣1，这个公式称为巴耳末公式，式中的n只能取整数，它确定的这一组谱线称为巴耳末系。 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的特征。 （2）其他线系 除了巴耳末系，后来发现的氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。 22．如图所示，巴尔末由氢原子在可见光区的四条谱线Hα，Hβ，Hγ，Hδ。总结出巴尔末系谱线波长公式：，n＝3，4，5，6…其中λHδ＜λHγ＜λHβ＜λHα。且Hα为红光，Hδ为紫光，则下列说法正确的是（　　） A．Hα对应的是电子从n＝5能级向n＝2能级跃迁所释放光的谱线 B．四条谱线中Hα谱线所对应的光子的能量最高 C．大量处于同一能级的氢原子要能够发出这四条谱线，必须使得原子所处的能级n≥6 D．若电子从n＝6能级向n＝3能级跃迁时能辐射紫外线 23．关于原子的特征谱线，下列说法不正确的是（　　） A．不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线 B．原子的特征谱线可能是由于原子从高能态向低能态跃迁时放出光子而形成的 C．可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分 D．原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据 24．许多物理现象在科学技术领域得到了应用，以下说法中正确的是（　　） A．医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒 B．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是应用了光的全反射现象 C．利用红外线进行遥感、遥控主要是因为红外线的波长大，不容易发生衍射 D．明线光谱和暗线光谱都可以用来分析物质的组成成分 25．1885年瑞士的中学教师巴耳末发现，氢原子光谱中可见光部分的四条谱线的波长可归纳成一个简单的经验公式：，n为大于2的整数，R为里德伯常量．1913年，丹麦物理学家玻尔受到巴耳末公式的启发，同时还吸取了普朗克的量子假说、爱因斯坦的光子假说和卢瑟福的核式结构原子模型，提出了自己的原子理论．根据玻尔理论，推导出了氢原子光谱谱线的波长公式：R（），m与n都是正整数，且n＞m．当m取定一个数值时，不同数值的n得出的谱线属于同一个线系．如： m＝1，n＝2、3、4、…组成的线系叫赖曼系； m＝2，n＝3、4、5、…组成的线系叫巴耳末系； m＝3，n＝4、5、6、…组成的线系叫帕邢系； m＝4，n＝5、6、7、…组成的线系叫布喇开系； m＝5，n＝6、7、8、…组成的线系叫逢德系． 以上线系只有一个在紫外光区，这个线系是（　　） A．赖曼系 B．帕邢系 C．布喇开系 D．逢德系 26．下列说法正确的是（　　） A．位移是矢量，位移的方向就是质点运动的方向 B．伽利略发现了行星运动定律 C．氢原子光谱的发现揭示原子具有核式结构 D．当两个带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体就可以看作点电荷 27．关于巴耳末公式R（）的理解，正确的是（　　） A．此公式是巴耳末在研究氦光谱特征时发现的 B．公式中n可取任意值，故氢光谱是连续谱 C．公式中n只能取不小于3的整数值，故氢光谱是线状谱 D．公式不但适用于氢光谱的分析，也适用于其他原子的光谱 28．有关氢原子光谱的说法中不正确的是（　　） A．氢原子的发射光谱是连续光谱 B．氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差有关 C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的 D．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光 （多选）29．卢瑟福的原子核式结构学说可以解决的问题是（　　） A．解释α 粒子散射现象 B．用α 粒子散射的实验数据估算原子核的大小 C．结合经典电磁理论，解释原子的稳定性 D．结合经典电磁理论，解释氢原子光谱 （多选）30．下列说法中正确的是（　　） A．电子的发现表明原子核有复杂结构 B．天然放射性的发现表明原子核有复杂结构 C．a粒子散射实验证明了原子核有复杂结构 D．氢原子光谱表明氢原子的能量是不连续的 （多选）31．有关氢原子光谱的说法正确的是（　　） A．氢原子的光谱是连续谱 B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光 C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的 D．巴耳末公式反映了氢原子辐射电磁波波长的连续特性 （多选）32．关于特征谱线的说法正确的是（　　） A．明线光谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线 B．明线光谱中的明线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不是特征谱线 C．明线光谱中的明线不是特征谱线，吸收光谱中的暗线是特征谱线 D．同一元素的明线光谱的明线与吸收光谱的暗线是相对应的 （多选）33．关于光谱分析，下列说法正确的是（　　） A．光谱分析的基本原理是每种元素都有自己的特征谱线 B．光谱分析时，既可用明线光谱也可用吸收光谱 C．分析月亮的光谱可得到月亮的化学成分 D．光谱分析时，只能用线状谱 （多选）34．有关氢原子光谱的说法正确的是（　　） A．氢原子的发射光谱是连续谱 B．氢原子光谱说明氢原子只发出特点频率的光 C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的 D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关 学科网（北京）股份有限公司 $