【物理】2023-2024學(xué)年魯科版（2019）選擇性必修第三冊(cè) 光譜與氫原子光譜 課件

第3節(jié)光譜與氫原子光譜[學(xué)科素養(yǎng)與目標(biāo)要求]物理觀念：1.知道什么是光譜，掌握連續(xù)譜和線狀譜的區(qū)別。2．記住氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。3．知道什么是光譜分析?？茖W(xué)思維：應(yīng)用巴耳末公式進(jìn)行簡(jiǎn)單計(jì)算。必備知識(shí)自主學(xué)習(xí)關(guān)鍵能力合作探究課時(shí)作業(yè)鞏固演練課堂檢測(cè)素養(yǎng)達(dá)標(biāo)一、不同的光譜1．定義：當(dāng)復(fù)色光經(jīng)過棱鏡或光柵后，被色散開的單色光按波長(zhǎng)(或頻率)______依次排列的圖案，稱為光譜。2．分類(1)線狀光譜：是由一條條的______組成。(2)連續(xù)光譜：包含有各種色光且__________。大小

亮線

連續(xù)分布

3．特征譜線：各種原子的發(fā)射光譜都是__________，說明原子只發(fā)出幾種_________的光，不同原子的亮線位置_____，說明不同原子的_________不一樣，光譜中的亮線稱為原子的__________。4．應(yīng)用：人們利用__________來鑒別物質(zhì)或確定物質(zhì)的__________，這種方法稱為__________。線狀光譜

特定頻率

不同

發(fā)光頻率

特征譜線

特征譜線

化學(xué)組成

光譜分析

里德伯常量

線狀

自主評(píng)價(jià)———————————————————1．判斷下列說法的正誤。(1)各種原子的發(fā)射光譜都是連續(xù)譜。(

)(2)各種原子的發(fā)射光譜都是線狀譜，并且只能發(fā)出幾種特定頻率的光。(

)(3)線狀譜和連續(xù)譜都可以用來鑒別物質(zhì)。(

)(4)可以利用光譜分析來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的化學(xué)組成。(

)(5)巴耳末公式中的n既可以取整數(shù)也可以取小數(shù)。(

)×

√

×

√

×

2．對(duì)原子光譜，下列說法中不正確的是(

)A．原子光譜是不連續(xù)的B．由于原子都是由原子核和電子組成的，所以各種原子的原子光譜是相同的C．由于各種原子的原子結(jié)構(gòu)不同，所以各種原子的原子光譜也不相同D．分析物質(zhì)發(fā)光的光譜，可以鑒別物質(zhì)中含哪些元素解析：原子光譜為線狀譜，A正確；各種原子都有自己的特征譜線，故B錯(cuò)誤，C正確；根據(jù)各種原子的特征譜線進(jìn)行光譜分析可鑒別物質(zhì)組成，D正確。答案：B要點(diǎn)1光譜和光譜分析[探究導(dǎo)入]

如圖所示為不同物體發(fā)出的不同光譜。(1)鎢絲白熾燈的光譜與其他三種光譜有什么區(qū)別？(2)鐵電極弧光燈的光譜、分子狀態(tài)的氫光譜、鋇光譜的特征相同嗎？提示：(1)鎢絲白熾燈的光譜是連續(xù)的，中間沒有暗線或亮線，而其他三種光譜是由一些不連續(xù)的亮線組成的。(2)這三種光譜中亮線的位置是不同的，即特征不同。2．幾種光譜的比較

比較光譜產(chǎn)生條件光譜形式及應(yīng)用發(fā)射光譜線狀譜稀薄氣體發(fā)光形成的光譜由一些不連續(xù)的明線組成，不同元素的明線光譜不同(又叫特征光譜)，可用于光譜分析連續(xù)譜熾熱的固體、液體和高壓氣體發(fā)光形成的連續(xù)分布，一切波長(zhǎng)的光都有吸收光譜熾熱物體發(fā)出的白光通過溫度較低的氣體后，再色散形成的用分光鏡觀察時(shí)，見到連續(xù)光譜背景上出現(xiàn)一些暗線(與特征譜線相對(duì)應(yīng))，可用于光譜分析3.太陽光譜(1)太陽光譜的特點(diǎn)：在連續(xù)譜的背景上出現(xiàn)一些不連續(xù)的暗線，是一種吸收光譜。(2)對(duì)太陽光譜的解釋：陽光中含有各種顏色的光，但當(dāng)陽光透過太陽的高層大氣射向地球時(shí)，太陽高層大氣中含有的元素會(huì)吸收它自己特征譜線的光，然后再向四面八方發(fā)射出去，到達(dá)地球的這些譜線看起來就暗了，這就形成了明亮背景下的暗線。4．光譜分析(1)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高，分析物質(zhì)的最低含量達(dá)10－10

g。(2)應(yīng)用：a.發(fā)現(xiàn)新元素；b.鑒別物質(zhì)的組成成分。(3)用于光譜分析的光譜：線狀譜和吸收光譜。[典例1]

關(guān)于光譜，下列說法正確的是(

)A．一切光源發(fā)出的光譜都是連續(xù)譜B．一切光源發(fā)出的光譜都是線狀譜C．稀薄氣體發(fā)出的光譜是線狀譜D．做光譜分析時(shí)，利用連續(xù)譜和線狀譜都可以鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分[解析]

物體發(fā)光的發(fā)射光譜分為連續(xù)譜和線狀譜，A、B錯(cuò)；做光譜分析可使用吸收光譜也可以使用線狀譜，D錯(cuò)，稀薄氣體發(fā)出的光譜是線狀譜，C對(duì)。[答案]

C[總結(jié)提升]稀薄氣體發(fā)出的光譜是線狀譜，此光譜是一些不連續(xù)的亮線，僅含有一些特定頻率的光。線狀譜中不同的譜線對(duì)應(yīng)不同的頻率，不同元素的原子產(chǎn)生的線狀譜不同，因而可以用線狀譜來確定物質(zhì)的成分。1．利用光譜分析的方法能夠鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，關(guān)于光譜分析，下列說法正確的是(

)A．利用高溫物體的連續(xù)譜就可鑒別其組成成分B．利用物質(zhì)的線狀譜就可鑒別其組成成分C．高溫物體發(fā)出的光通過某物質(zhì)后的光譜上的暗線反映了高溫物體的組成成分D．同一種物質(zhì)的線狀譜上的亮線與吸收光譜上的暗線，由于光譜的不同，它們沒有關(guān)系解析：高溫物體的光譜包括了各種頻率的光，與其組成成分無關(guān)，故A錯(cuò)誤；某種物質(zhì)發(fā)射的線狀譜中的亮線與某種原子發(fā)出的某頻率的光有關(guān)，通過這些亮線與原子的特征譜線對(duì)照，即可確定物質(zhì)的組成成分，B正確；高溫物體發(fā)出的光通過某物質(zhì)后某些頻率的光被吸收而形成暗線，這些暗線由所經(jīng)過的物質(zhì)決定，C錯(cuò)誤；某種物質(zhì)發(fā)出某種頻率的光，當(dāng)光通過這種物質(zhì)時(shí)它也會(huì)吸收這種頻率的光，因此同一物質(zhì)線狀譜中的亮線與吸收光譜中的暗線相對(duì)應(yīng)，D錯(cuò)誤。答案：B要點(diǎn)2氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律及應(yīng)用[探究導(dǎo)入]

如圖所示為氫原子的光譜。(1)仔細(xì)觀察，氫原子光譜具有什么特點(diǎn)？(2)閱讀課本，指出氫原子光譜的譜線波長(zhǎng)具有什么規(guī)律？1．氫原子光譜的特點(diǎn)：在氫原子光譜圖中的可見光區(qū)內(nèi)，由右向左，相鄰譜線間的距離越來越小，表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。3．其他譜線：除了巴耳末系，氫原子光譜在紅外和紫外光區(qū)的其他譜線，也都滿足與巴耳末公式類似的關(guān)系式。[解析]

此公式是巴耳末在研究氫原子光譜在可見光區(qū)的四條譜線中得到的，只適用于氫原子光譜的分析，A對(duì)，D錯(cuò)；公式中n只能取大于或等于3的整數(shù)，不能連續(xù)取值，故氫原子光譜是線狀譜，B錯(cuò)，C對(duì)。[答案]

AC2．已知?dú)湓庸庾V中巴耳末系第一條譜線Hα的波長(zhǎng)為656.47nm，普朗克常量h＝6.63×10－34

J·s，真空中的光速c＝3×108

m·s－1。(1)試推算里德伯常量的值；(2)利用巴耳末公式求其中第四條譜線的波長(zhǎng)和對(duì)應(yīng)光子的能量。答案：(1)1.097×107

m－1(2)4.102×10－7m(或410.2nm)

4.85×10－19

J1．(多選)下列關(guān)于光譜和光譜分析的說法中正確的是(

)A．光譜包括發(fā)射光譜、連續(xù)譜、線狀譜、原子光譜、吸收光譜五種光譜B．往酒精燈的火焰上撒精鹽，可以用分光鏡觀察到鈉的線狀譜C．利用太陽光譜可以分析太陽的化學(xué)組成D．各種原子的發(fā)射光譜都是線狀譜解析：光譜包括發(fā)射光譜和吸收光譜兩種，其中發(fā)射光譜分為連續(xù)譜和線狀譜，線狀譜和吸收光譜都能體現(xiàn)不同原子的特征，稱為原子光譜，各種原子的發(fā)射光譜都是線狀譜，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，D正確；往酒精燈的火焰上撒精鹽，可以用分光鏡觀察到鈉的線狀譜，選項(xiàng)B正確；太陽光譜是吸收光譜，其中的暗線，是太陽光經(jīng)過太陽大氣層時(shí)某些特定頻率的光被吸收后而產(chǎn)生的，說明太陽大氣層中存在與這些暗線相對(duì)應(yīng)的元素，但是不能分析太陽的化學(xué)組成，故C錯(cuò)誤。答案：BD2．太陽的連續(xù)譜中有許多暗線，它們對(duì)應(yīng)某些元素的特征譜線。產(chǎn)生這些暗線的原因是(

)A．太陽表面大氣層中缺少相應(yīng)的元素B．太陽內(nèi)部缺少相應(yīng)的元素C．太陽表面大氣層中存在相應(yīng)的元素D．太陽內(nèi)部存在相應(yīng)的元素解析：由于對(duì)太陽光譜的成因認(rèn)識(shí)不清，易誤認(rèn)為暗線是由于太陽內(nèi)部缺少相應(yīng)的元素產(chǎn)生的，因此錯(cuò)誤地選擇B。實(shí)際上太陽內(nèi)部進(jìn)行著激烈的核反應(yīng)，它發(fā)出的連續(xù)譜經(jīng)過溫度比較低的太陽大氣層時(shí)產(chǎn)生吸收光譜，我們通過對(duì)太陽光譜中暗線的分析，把它跟各種原子的特征譜線對(duì)照，就知道太陽大氣層中含有氫、氮、氦、碳、鎂、硅、鈣、鈉等幾十種元素。因此正確答案為C。答案：C3．下列對(duì)氫原子光譜實(shí)驗(yàn)規(guī)律的認(rèn)識(shí)中，正確的是(

)A．因?yàn)闅湓雍送庵挥幸粋€(gè)電子，所以氫原子只能產(chǎn)生一種波長(zhǎng)的光B．氫原子產(chǎn)生的光譜是一系列波長(zhǎng)不連續(xù)的譜線C．氫原子產(chǎn)生的光譜是一系列亮度不連續(xù)的譜線D．氫原子產(chǎn)生的光的波長(zhǎng)大小與氫氣放電管放電強(qiáng)弱有關(guān)