2021高中物理-2.3-光谱-氢原子光谱-学案(教科版选修3-5).docx

学案3　光谱　氢原子光谱
[学习目标定位] 1.了解光谱的定义及其分类.2.了解光谱分析在科技与生活中的应用.3.知道氢原子光谱的试验规律，识记巴尔末公式．

1．三棱镜的分光原理
如图1所示，白光通过三棱镜后，由于棱镜对不同色光的折射率不同，从而使白光分解成单色光，形成从红到紫依次按挨次排列的彩色光带，这种复色光分解为单色光的现象叫光的色散．

图1
2．各种色光按波长由大到小的排列挨次是红、橙、黄、绿、蓝、靓、紫，频率和波长的关系是c＝λf.

3．光谱
(1)光谱
复色光通过棱镜分光后，分解为一系列单色光，而且按波长长短的挨次排列成一条光带，称为光谱．
(2)光谱线
每一波长的单色光在光谱中形成一条亮线，称为光谱线．
4．光谱的类型
(1)连续谱
连续分布着的包含着由波长连续分布的各种色光的光谱．
(2)明线光谱
在光谱中毁灭的由一些彩色亮线组成的光谱．不同原子的明线光谱是不同的．
(3)放射光谱
连续谱和明线光谱都是由发光物质直接产生的光谱，所以也称为放射光谱．
(4)吸取光谱
让高温光源发出的白光通过温度较低的钠的蒸气，在连续谱的背景下有一些暗线，这是由于高温钠盐产生的蒸气吸取了光源中的一些特定频率的光而形成的谱线，称为吸取光谱．
(5)线状谱
放射光谱和吸取光谱都是分立的谱线，称为线状谱．它表示了原子光谱的特征，对于同一种原子，线状谱的位置才是相同的，这种谱线称为原子光谱．
5．光谱分析的应用
(1)光谱分析
由于原子发光的频率只与原子结构有关，因此可以把某种原子的光谱当作该原子的“指纹”，用来鉴别物质的化学组成中是否存在这种原子，含量的多少等，这种方法叫做光谱分析．
(2)光谱分析的特点
极为灵敏，它可以在不破坏、不接触争辩对象的状况下，猎取其内部信息．
(3)光谱分析的应用：利用光谱分析，可以发觉很多元素，比如精确     地测出了太阳的元素组成，还可以在医学、食品检测等方面有重要应用．
6．巴尔末公式：＝RH(－)(n＝3,4,5,6，…).

一、光谱和光谱分析
[要点提炼]
1．光谱分类：
物质的光谱按其产生方式不同可分为两大类
(1)放射光谱——物体直接发出的光通过分光后产生的光谱．它分为连续谱和明线光谱(线状谱)．
①连续谱——由连续分布的一切波长的光组成的光谱．酷热的固体、液体和高压气体的放射光谱是连续谱，如灯丝发出的光、酷热的钢水发出的光都形成连续谱．
②明线光谱(线状谱)——只含有一些不连续的亮线的光谱．各种原子的放射光谱(由淡薄气体发出)都是线状谱．每种原子都有自己的特征谱线，不同元素线状谱不同．
(2)吸取光谱——高温物体发出的白光通过温度较低的物质的蒸气时，某些波长的光被该物质的蒸气吸取后产生的光谱．这种光谱的特点是在连续谱的背景上毁灭若干条暗线，这些暗线与这种原子的放射光谱的特征谱线相对应．
2．原子光谱：每一种原子的放射光谱和吸取光谱都是分立的线状谱，并且明线与暗线的位置相同，只打算于原子的内部结构，这样的谱线称为原子光谱．
3．光谱分析
(1)由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以依据其光谱来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法叫做光谱分析．
(2)可用于光谱分析的光谱：明线光谱和吸取光谱．
4．太阳光谱的特点
(1)太阳光谱的特点：在连续谱的背景上毁灭一些不连续的暗线，是一种吸取光谱．
(2)产生缘由：当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳的高层大气中含有的元素会吸取它自己特征谱线的光．
例1　关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是(　　)
A．太阳光谱和白炽灯光谱都是连续谱
B．霓虹灯产生的是线状谱
C．进行光谱分析时，只能用明线光谱
D．同一元素吸取光谱的暗线与线状谱的位置是一一对应的
解析　太阳光谱是吸取光谱，可进行光谱分析；白炽灯发光产生的是连续谱；霓虹灯管内充有淡薄气体，产生的光谱为线状谱；明线光谱和吸取光谱都可用于光谱分析；由原子光谱定义知同一种原子其吸取光谱的暗线与线状谱的位置一一对应．
答案　BD
例2　关于太阳光谱，下列说法正确的是(　　)
A．太阳光谱是吸取光谱
B．太阳光谱中的暗线，是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸取后而产生的
C．依据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成
D．依据太阳光谱中的暗线，可以分析地球大气层中含有哪些元素
解析　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取，从而使我们观看到的太阳光谱是吸取光谱，所以分析太阳的吸取光谱，可知太阳大气层的物质组成，而某种物质要观看到它的吸取光谱，要求它的温度不能太低，但也不能太高，否则会直接发光，由于地球大气层的温度很低，所以太阳光通过地球大气层时不会被地球大气层中的物质原子吸取．
答案　AB
二、氢原子光谱
[要点提炼]
1．巴尔末公式：＝RH(－)，n＝3,4,5…
RH称为里德伯常量
1)公式特点：第一项都是；
(2)巴尔末公式说明氢原子光谱的波长只能取分立值，不能取连续值．巴尔末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状谱，即辐射波长的分立特征．
2．其他公式
氢原子光谱在红外光和紫外光区域的其他谱线满足与巴尔末公式类似的其他公式．如赖曼系在紫外光区，公式为＝RH，其中n＝2,3,4，….
例3　巴尔末通过对氢光谱的争辩总结出巴尔末公式＝RH(－)，n＝3,4,5，…对此，下列说法正确的是(　　)
A．巴尔末依据核式结构理论总结出巴尔末公式
B．巴尔末公式反映了氢原子发光的连续性
C．巴尔末依据氢光谱的分析总结出巴尔末公式
D．巴尔末公式反映了氢原子发光的分立性，其波长的分立值并不是人为规定的
解析　巴尔末公式是依据氢原子光谱总结出来的．氢原子光谱的不连续性反映了氢原子发光波长的分立性，选项C、D正确．
答案　CD