2021高中物理-2.3-光譜-氫原子光譜-學(xué)案(教科版選修3-5)

學(xué)案3光譜氫原子光譜[學(xué)習(xí)目標(biāo)定位]1.了解光譜的定義及其分類.2.了解光譜分析在科技與生活中的應(yīng)用.3.知道氫原子光譜的試驗(yàn)規(guī)律，識(shí)記巴爾末公式．1．三棱鏡的分光原理如圖1所示，白光通過(guò)三棱鏡后，由于棱鏡對(duì)不同色光的折射率不同，從而使白光分解成單色光，形成從紅到紫依次按挨次排列的彩色光帶，這種復(fù)色光分解為單色光的現(xiàn)象叫光的色散．圖12．各種色光按波長(zhǎng)由大到小的排列挨次是紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靚、紫，頻率和波長(zhǎng)的關(guān)系是c＝λf.3．光譜(1)光譜復(fù)色光通過(guò)棱鏡分光后，分解為一系列單色光，而且按波長(zhǎng)長(zhǎng)短的挨次排列成一條光帶，稱為光譜．(2)光譜線每一波長(zhǎng)的單色光在光譜中形成一條亮線，稱為光譜線．4．光譜的類型(1)連續(xù)譜連續(xù)分布著的包含著由波長(zhǎng)連續(xù)分布的各種色光的光譜．(2)明線光譜在光譜中毀滅的由一些彩色亮線組成的光譜．不同原子的明線光譜是不同的．(3)放射光譜連續(xù)譜和明線光譜都是由發(fā)光物質(zhì)直接產(chǎn)生的光譜，所以也稱為放射光譜．(4)吸取光譜讓高溫光源發(fā)出的白光通過(guò)溫度較低的鈉的蒸氣，在連續(xù)譜的背景下有一些暗線，這是由于高溫鈉鹽產(chǎn)生的蒸氣吸取了光源中的一些特定頻率的光而形成的譜線，稱為吸取光譜．(5)線狀譜放射光譜和吸取光譜都是分立的譜線，稱為線狀譜．它表示了原子光譜的特征，對(duì)于同一種原子，線狀譜的位置才是相同的，這種譜線稱為原子光譜．5．光譜分析的應(yīng)用(1)光譜分析由于原子發(fā)光的頻率只與原子結(jié)構(gòu)有關(guān)，因此可以把某種原子的光譜當(dāng)作該原子的“指紋”，用來(lái)鑒別物質(zhì)的化學(xué)組成中是否存在這種原子，含量的多少等，這種方法叫做光譜分析．(2)光譜分析的特點(diǎn)極為靈敏，它可以在不破壞、不接觸爭(zhēng)辯對(duì)象的狀況下，獵取其內(nèi)部信息．(3)光譜分析的應(yīng)用：利用光譜分析，可以發(fā)覺很多元素，比如精確?????地測(cè)出了太陽(yáng)的元素組成，還可以在醫(yī)學(xué)、食品檢測(cè)等方面有重要應(yīng)用．6．巴爾末公式：eq\f(1,λ)＝RH(eq\f(1,22)－eq\f(1,n2))(n＝3,4,5,6，…).一、光譜和光譜分析[要點(diǎn)提煉]1．光譜分類：物質(zhì)的光譜按其產(chǎn)生方式不同可分為兩大類(1)放射光譜——物體直接發(fā)出的光通過(guò)分光后產(chǎn)生的光譜．它分為連續(xù)譜和明線光譜(線狀譜)．①連續(xù)譜——由連續(xù)分布的一切波長(zhǎng)的光組成的光譜．酷熱的固體、液體和高壓氣體的放射光譜是連續(xù)譜，如燈絲發(fā)出的光、酷熱的鋼水發(fā)出的光都形成連續(xù)譜．②明線光譜(線狀譜)——只含有一些不連續(xù)的亮線的光譜．各種原子的放射光譜(由淡薄氣體發(fā)出)都是線狀譜．每種原子都有自己的特征譜線，不同元素線狀譜不同．(2)吸取光譜——高溫物體發(fā)出的白光通過(guò)溫度較低的物質(zhì)的蒸氣時(shí)，某些波長(zhǎng)的光被該物質(zhì)的蒸氣吸取后產(chǎn)生的光譜．這種光譜的特點(diǎn)是在連續(xù)譜的背景上毀滅若干條暗線，這些暗線與這種原子的放射光譜的特征譜線相對(duì)應(yīng)．2．原子光譜：每一種原子的放射光譜和吸取光譜都是分立的線狀譜，并且明線與暗線的位置相同，只打算于原子的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，這樣的譜線稱為原子光譜．3．光譜分析(1)由于每種原子都有自己的特征譜線，因此可以依據(jù)其光譜來(lái)鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，這種方法叫做光譜分析．(2)可用于光譜分析的光譜：明線光譜和吸取光譜．4．太陽(yáng)光譜的特點(diǎn)(1)太陽(yáng)光譜的特點(diǎn)：在連續(xù)譜的背景上毀滅一些不連續(xù)的暗線，是一種吸取光譜．(2)產(chǎn)生緣由：當(dāng)陽(yáng)光透過(guò)太陽(yáng)的高層大氣射向地球時(shí)，太陽(yáng)的高層大氣中含有的元素會(huì)吸取它自己特征譜線的光．例1關(guān)于光譜和光譜分析，下列說(shuō)法中正確的是()A．太陽(yáng)光譜和白熾燈光譜都是連續(xù)譜B．霓虹燈產(chǎn)生的是線狀譜C．進(jìn)行光譜分析時(shí)，只能用明線光譜D．同一元素吸取光譜的暗線與線狀譜的位置是一一對(duì)應(yīng)的解析太陽(yáng)光譜是吸取光譜，可進(jìn)行光譜分析；白熾燈發(fā)光產(chǎn)生的是連續(xù)譜；霓虹燈管內(nèi)充有淡薄氣體，產(chǎn)生的光譜為線狀譜；明線光譜和吸取光譜都可用于光譜分析；由原子光譜定義知同一種原子其吸取光譜的暗線與線狀譜的位置一一對(duì)應(yīng)．答案BD例2關(guān)于太陽(yáng)光譜，下列說(shuō)法正確的是()A．太陽(yáng)光譜是吸取光譜B．太陽(yáng)光譜中的暗線，是太陽(yáng)光經(jīng)過(guò)太陽(yáng)大氣層時(shí)某些特定頻率的光被吸取后而產(chǎn)生的C．依據(jù)太陽(yáng)光譜中的暗線，可以分析太陽(yáng)的物質(zhì)組成D．依據(jù)太陽(yáng)光譜中的暗線，可以分析地球大氣層中含有哪些元素解析太陽(yáng)是一個(gè)高溫物體，它發(fā)出的白光通過(guò)溫度較低的太陽(yáng)大氣層時(shí)，會(huì)被太陽(yáng)大氣層中的某些元素的原子吸取，從而使我們觀看到的太陽(yáng)光譜是吸取光譜，所以分析太陽(yáng)的吸取光譜，可知太陽(yáng)大氣層的物質(zhì)組成，而某種物質(zhì)要觀看到它的吸取光譜，要求它的溫度不能太低，但也不能太高，否則會(huì)直接發(fā)光，由于地球大氣層的溫度很低，所以太陽(yáng)光通過(guò)地球大氣層時(shí)不會(huì)被地球大氣層中的物質(zhì)原子吸?。鸢窤B二、氫原子光譜[要點(diǎn)提煉]1．巴爾末公式：eq\f(1,λ)＝RH(eq\f(1,22)－eq\f(1,n2))，n＝3,4,5…RH稱為里德伯常量(1)公式特點(diǎn)：第一項(xiàng)都是eq\f(1,22)；(2)巴爾末公式說(shuō)明氫原子光譜的波長(zhǎng)只能取分立值，不能取連續(xù)值．巴爾末公式以簡(jiǎn)潔的形式反映了氫原子的線狀譜，即輻射波長(zhǎng)的分立特征．2．其他公式氫原子光譜在紅外光和紫外光區(qū)域的其他譜線滿足與巴爾末公式類似的其他公式．如賴曼系在紫外光區(qū)，公式為eq\f(1,λ)＝RHeq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,12)－\f(1,n2)))，其中n＝2,3,4，….例3巴爾末通過(guò)對(duì)氫光譜的爭(zhēng)辯總結(jié)出巴爾末公式eq\f(1,λ)＝RH(eq\f(1,22)－eq\f(1,n2))，n＝3,4,5，…對(duì)此，下列說(shuō)法正確的是()A．巴爾末依據(jù)核式結(jié)構(gòu)理論總結(jié)出巴爾末公式B．巴爾末公式反映了氫