4.3光谱与氢原子光谱 学案(含答案)
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1、第第 3 3 节节 光谱与氢原子光谱光谱与氢原子光谱 核心素养 物理观念 科学态度与责任 1.知道什么是光谱,能说出连续谱和线 状谱的区别。 2.能记住氢原子光谱的实验规律。 3.知道巴耳末公式及里德伯常量。 了解光谱分析在科技与 生活中的应用。 观图助学 如图,一束太阳光经三棱镜折射后投射到光屏上,从上到下,不同色光的频率、 波长各有什么特点? 1.不同的光谱 (1)光谱:复色光通过棱镜或光栅后,被色散开的单色光按波长(或频率)大小依次 排列的图案,称为光谱。 (2)光谱的类型 连续光谱:包含有各种色光且连续分布的光谱称为连续光谱。 线状光谱:有些光谱不是连续的,而是由一条条的亮线组成,这种
2、光谱称为线 状光谱。 发射光谱:物体自身发光形成的光谱称为发射光谱,发射光谱又分为连续光谱 和线状谱。 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吸收后,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)光谱分析 原子的发射光谱都是线状光谱,这些亮线称为原子的特征谱线。每种原子都有独 自的特征谱线,人们利用特征谱线来鉴别物质或确定物质的化学组成,这种方法 称为光谱分析。 2.氢原子光谱 (1)氢原子光谱的特点 HH的这 n 个波长数值构成了氢原子的“印记”,不论是何种化合物的光 谱,只要它里面含有这些波长的光谱线,就能断
3、定这种化合物里一定含有氢。 从长波到短波,HH两相邻光谱线间的距离越来越小,表现出明显的规 律性。 (2)巴耳末公式:1 R 1 22 1 n2 (n3,4,5)其中 R 叫作里德伯常量,其值为 R1.096 775 81107 m 1。 思考判断 (1)各种原子的发射光谱都是线状谱,并且只能发出几种特定频率的光。() (2)可以利用光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分。() (3)线状谱和连续光谱都可以用来鉴别物质。() (4)巴耳末公式中的 n 既可以取整数也可以取小数。() 从上到下依次为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光,它们的频率依次增大, 波长依次减小。 炽热的固体、液体发出的都
4、是连续光谱,稀薄的气体发光形成的都是线状光谱。 同种物质的发射光谱的亮线和吸收光谱的暗线是对应的。 能用来做光谱分析的是发射光谱和吸收光谱,连续光谱不能用来做光谱分析。 氢原子光谱是线状光谱,只含有若干特定频率的光。 巴耳末公式中 n 只能取大于等于 3 的整数。 核心要点 光谱和光谱分析 问题探究 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? (2)铁电极弧光灯的光谱、分子状态的氢光谱、钡光谱的特征相同吗? 答案 (1)钨丝白炽灯的光谱是连续的中间没有暗线或亮线。而其他三种光谱是 由一些不连续的亮线组成的。 (2)这三种光谱中亮线的位置是不同的,即特征
5、不同。 探究归纳 1.几种光谱的比较 比较 光谱 产生条件 光谱形式 应用 线状谱 稀薄气体发光形成 的光谱 一些不连续的亮线组成, 不同元素的亮线光谱不 同(又叫特征谱线) 可用于光谱分析 连续谱 炽热的固体、 液体和 高压气体发光形成 的 连续分布, 一切波长的光 都有 不能用于光谱分 析 吸收光谱 炽热的白光通过温 度比白光低的气体 后,再色散形成的 用分光镜观察时, 见到连 续谱背景上出现一些暗 线(与特征谱线相对应) 可用于光谱分析 2.太阳光谱 (1)太阳光谱的特点:在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线,是一种吸收光 谱。 (2)对太阳光谱的解释:阳光中含有各种颜色的光,但当阳光透
6、过太阳的高层大 气射向地球时,太阳高层大气中含有的元素会吸收它自己特征谱线的光,然后再 向四面八方发射出去,到达地球的这些谱线看起来就弱了,就形成了连续谱背景 下的暗线。 3.光谱分析 (1)优点:灵敏度高,分析物质的最低量达 10 10 g。 (2)应用 应用光谱分析发现新元素。 鉴别物体的物质组成成分: 研究太阳光谱时发现了太阳中存在钠、 镁、 铜、 锌、 镍等金属元素。 经典示例 例 1 下列关于光谱的说法正确的是( ) A.到达地球上的太阳光的光谱是连续谱 B.日光灯产生的光谱是连续谱 C.酒精灯中燃烧的钠蒸气所产生的光谱是线状谱 D.白光通过温度较低的钠蒸气,所产生的光谱是线状谱 解
7、析 太阳发出的白光本来是连续谱,但在经过温度比较低的太阳大气层时,被 大气层内存在着的从太阳蒸发出来的多种元素的气体吸收, 到达地球的是吸收光 谱,故选项 A 错误;日光灯是通过汞蒸气辐射的紫外线激发灯管上的荧光粉发 出的荧光,其光谱不是连续谱,缺少两端的谱线,故选项 B 错误;酒精灯中燃 烧的钠蒸气属于低压气体,所产生的光谱是线状谱,故选项 C 正确;白光通过 温度较低的钠蒸气,所产生的光谱是吸收光谱,故选项 D 错误。 答案 C 规律总结 (1)每种原子都有其特定原子谱线,该谱线与原子所处状态无关。 (2)由于每种原子的线状光谱与吸收光谱一一对应,光谱分析中既可以用线状光 谱,也可以用吸收
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