高中物理 第3章 原子世界探秘 3.4 光譜分析在科學技術中的應用學案 滬科版選修35

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1、 3.4　光譜分析在科學技術中的應用 學習目標 重點難點 1．知道光譜的定義和分類。 2．會利用原子的特征譜線分析解決實際問題。 重點：利用原子特征譜線分析實際問題。 難點：各種光譜產生的原因。 一、發(fā)射光譜和吸收光譜 1．光譜：日光通過三棱鏡后發(fā)生色散得到的彩色光帶。按形成的條件，將光譜分為發(fā)射光譜和吸收光譜。 2．發(fā)射光譜：物體發(fā)光直接產生的光譜，包括連續(xù)光譜和明線光譜。連續(xù)光譜是由包含一切波長的光組成的，線狀譜是由一些不連續(xù)的亮線組成的。 3．吸收光譜：物體發(fā)出的白光，通過溫度較低的物質蒸氣時，某些波長的光被該物質吸收后形成的光譜，吸收光譜是在連續(xù)光譜的

2、背景下出現了若干條暗線。 4．特征譜線：實驗表明，各種原子吸收光譜中的每一條暗線都跟該原子發(fā)射光譜中的一條亮線相對應，因此說，明線光譜和吸收光譜都是原子的特征譜線。 預習交流1 拍攝下月球的光譜，能分析月球上有哪些元素嗎？ 答案：不能。月球本身不發(fā)光，它反射的是太陽光，故不能用拍攝下月球的光譜來分析月球的元素。 二、光譜分析的應用 1．光譜分析：由于每種元素都有自己的特征譜線，因此可以通過光譜來鑒別物質和確定它們的化學組成。 2．應用：鑒別產品的純度、發(fā)現新元素、研究天體的物質成分、鑒定文物等。 預習交流2 利用白熾燈的光譜能檢測出燈絲所含的元素嗎？ 答案：不能。白

3、熾燈的光譜是連續(xù)光譜，不是原子的特征譜線，故不能檢測出燈絲的成分。 一、光譜的分類 光譜分幾類？你能對各類光譜梳理整合嗎？ 答案： 關于光譜的下列說法中正確的是（　?。? A．連續(xù)譜和線狀譜都是發(fā)射光譜 B．線狀譜的譜線含有原子的特征譜線 C．固體、液體和氣體的發(fā)射光譜是連續(xù)譜，只有金屬蒸氣的發(fā)射光譜是線狀光譜 D．在吸收光譜中，低溫氣體原子吸收的光恰好就是這種氣體原子在高溫時發(fā)出的光 答案：ABD 解析：發(fā)射光譜分為連續(xù)譜、線狀譜，線狀譜的譜線含有原子的特征譜線，故A、B項正確；由吸收光譜的產生原理可知D項正確。熾熱的固體、液體和高壓氣體產生的是連續(xù)光

4、譜，故C錯。 光譜問題的分析方法 解決光譜和光譜分析的問題，應從分析光譜成因入手，理解不同譜線的特征。 （1）連續(xù)譜和線狀譜都是物體直接發(fā)光產生的光譜，同屬發(fā)射光譜。連續(xù)譜由熾熱的固體、液體和高壓氣體直接發(fā)光形成，光譜為一條光帶，含有各種頻率的光。線狀譜是由稀薄氣體或金屬蒸氣產生的。光譜是一些不連續(xù)的亮線，僅含有一些特定頻率的光。線狀譜中每條光譜線對應著一種頻率，不同元素的原子產生的線狀譜不同，因而可以用線狀譜來確定物質的成分。 （2）太陽光譜是吸收光譜，吸收光譜是由高溫物體發(fā)出的白光通過低溫物質，某些波長的光被吸收后產生的光譜，光譜是在連續(xù)譜的背景下有若干暗線，而這些暗線與線狀譜的亮

5、線一一對應，因而吸收光譜中的暗線也是該元素原子的特征譜線。 二、光譜分析及應用 光譜分析的理論依據是什么？ 答案：光譜分析的理論依據： 由于各種原子結構不同，能級分布也各異，不同的能級差對應不同頻率的光，對應不同的亮線，表現出不連續(xù)性，因此它們發(fā)射的光的頻率也不同。利用不同原子都有自己的特定譜線可以來鑒別物質和確定物質的組成成分。 利用光譜分析的方法能夠鑒別物質和確定物質的組成成分，關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)出的光通過物質后的光譜上的暗線反映了高溫物體的組成成

6、分 D．同一種物質的線狀譜與吸收光譜上的暗線，由于光譜的不同，它們沒有關系 答案：B 解析：由于高溫物體的光譜包括了各種頻率的光，與其組成成分無關，故A錯誤；某種物質發(fā)光的線狀譜中的明線是與某種原子發(fā)出的某頻率的光有關，通過這些亮線與原子的特征譜線對照，即可確定物質的組成。 1．光譜分析時，既可以利用發(fā)射光譜，也可以利用吸收光譜，這是由于原子吸收光譜中的每一條暗線都跟這種原子的發(fā)射光譜的一條亮線相對應。 2．光譜分析的特點是靈敏而迅速。 1．白熾燈發(fā)光產生的光譜是（　?。?。 A．連續(xù)譜　　　　　　　B．線狀譜 C．原子光譜 D．吸收光譜 答案：A

7、2．（2011湖州高二檢測）關于光譜，下列說法正確的是（　?。?。 A．大量原子發(fā)出的光譜是連續(xù)譜，少量原子發(fā)出的光譜是線狀譜 B．線狀譜由不連續(xù)的若干波長的光組成 C．作光譜分析時只能用發(fā)射光譜，不能用吸收光譜 D．作光譜分析時只能用吸收光譜，不能用發(fā)射光譜 答案：B 3．關于光譜，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．月亮的光譜是連續(xù)譜 答案：C 解析：稀薄氣體發(fā)出的光譜是線狀譜，故A錯，C對；月亮本身不發(fā)光，它反射太陽光，而太陽光是吸收光譜，所以月亮光是吸收光譜，D錯；高溫

8、物體發(fā)射的是連續(xù)譜，如白熾燈，故B錯。 4．關于光譜和光譜分析，下列說法中正確的是（　?。? A．發(fā)射光譜包括連續(xù)譜和線狀譜 B．太陽光譜是連續(xù)譜，氫光譜是線狀譜 C．線狀譜和吸收光譜都可用作光譜分析 D．光譜分析幫助人們發(fā)現了許多新元素 答案：ACD 解析：根據光譜的形成條件，可分為發(fā)射光譜和吸收光譜，發(fā)射光譜包括連續(xù)譜和線狀譜，故A項對；太陽發(fā)出的白光通過太陽大氣層時，某些波長的光被吸收掉了，在它的連續(xù)譜中有許多暗線，是吸收光譜，B項錯；每種原子的線狀譜中的亮線與該原子的吸收光譜中的暗線是對應的，都是特征譜線，可用作光譜分析，C項對；據光譜分析的應用可知D項對。 5．一群氫

9、原子核外電子由離核較遠（n＞2）的軌道向離核較近的軌道躍遷，則（　?。?。 A．可能吸收若干頻率不同的光子，形成由若干條暗線組成的光譜 B．可能放出若干頻率不同的光子，形成由若干條明線組成的光譜 C．只吸收頻率一定的光子，形成只有一條暗線組成的光譜 D．只放出頻率一定的光子，形成只有一條明線組成的光譜 答案：B 解析：氫原子核外電子由離核較遠（n＞2）的軌道向離核較近的軌道躍遷，就是從較高的激發(fā)態(tài)，向較低的激發(fā)態(tài)（或基態(tài)）躍遷，所以必定是放出光子，又由于氫原子核為一群，每個氫原子核外電子的躍遷是自發(fā)的，形成若干頻率不同的光子，從而組成由若干條明線組成的光譜，因此，選項B正確。 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375