高中物理 第3章 原子世界探秘 3.4 光譜分析在科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用學(xué)案 滬科版選修35

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1、 3.4　光譜分析在科學(xué)技術(shù)中的應(yīng)用 學(xué)習(xí)目標(biāo) 重點(diǎn)難點(diǎn) 1．知道光譜的定義和分類。 2．會(huì)利用原子的特征譜線分析解決實(shí)際問題。 重點(diǎn)：利用原子特征譜線分析實(shí)際問題。 難點(diǎn)：各種光譜產(chǎn)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(chǎn)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(zhǎng)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(zhì)蒸氣時(shí)，某些波長(zhǎng)的光被該物質(zhì)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(xiàn)了若干條暗線。 4．特征譜線：實(shí)驗(yàn)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(duì)應(yīng)，因此說，明線光譜和吸收光譜都是原子的特征譜線。 預(yù)習(xí)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(yīng)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(zhì)和確定它們的化學(xué)組成。 2．應(yīng)用：鑒別產(chǎn)品的純度、發(fā)現(xiàn)新元素、研究天體的物質(zhì)成分、鑒定文物等。 預(yù)習(xí)交流2 利用白熾燈的光譜能檢測(cè)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(cè)出燈絲的成分。 一、光譜的分類 光譜分幾類？你能對(duì)各類光譜梳理整合嗎？ 答案： 關(guān)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(shí)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(xiàng)正確；由吸收光譜的產(chǎn)生原理可知D項(xiàng)正確。熾熱的固體、液體和高壓氣體產(chǎn)生的是連續(xù)光

4、譜，故C錯(cuò)。 光譜問題的分析方法 解決光譜和光譜分析的問題，應(yīng)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(chǎn)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(chǎn)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(duì)應(yīng)著一種頻率，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。 （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(zhì)，某些波長(zhǎng)的光被吸收后產(chǎn)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(duì)應(yīng)，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(yīng)用 光譜分析的理論依據(jù)是什么？ 答案：光譜分析的理論依據(jù)： 由于各種原子結(jié)構(gòu)不同，能級(jí)分布也各異，不同的能級(jí)差對(duì)應(yīng)不同頻率的光，對(duì)應(yīng)不同的亮線，表現(xiàn)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(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分。 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)出的光通過物質(zhì)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(zhì)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(guān)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(guān)，故A錯(cuò)誤；某種物質(zhì)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(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。 1．光譜分析時(shí)，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(duì)應(yīng)。 2．光譜分析的特點(diǎn)是靈敏而迅速。 1．白熾燈發(fā)光產(chǎn)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(cè)）關(guān)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(zhǎng)的光組成 C．作光譜分析時(shí)只能用發(fā)射光譜，不能用吸收光譜 D．作光譜分析時(shí)只能用吸收光譜，不能用發(fā)射光譜 答案：B 3．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．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(cuò)，C對(duì)；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(cuò)；高溫

8、物體發(fā)射的是連續(xù)譜，如白熾燈，故B錯(cuò)。 4．關(guān)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(xiàn)了許多新元素 答案：ACD 解析：根據(jù)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(xiàng)對(duì)；太陽發(fā)出的白光通過太陽大氣層時(shí)，某些波長(zhǎng)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(xiàng)錯(cuò)；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(duì)應(yīng)的，都是特征譜線，可用作光譜分析，C項(xiàng)對(duì)；據(jù)光譜分析的應(yīng)用可知D項(xiàng)對(duì)。 5．一群氫

9、原子核外電子由離核較遠(yuǎn)（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(yuǎn)（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(gè)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(xiàng)B正確。 6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375