第3节　光谱与氢原子光谱　

第3节光谱与氢原子光谱核心素养导学物理观念(1)了解连续光谱、线状光谱和吸收光谱的概念。(2)知道氢原子光谱的实验规律。(3)了解巴耳末公式及里德伯常量。科学思维通过氢原子光谱分析，推断原子的内部结构。科学探究探究氢原子光谱的实验规律。一、不同的光谱1．光谱的定义：复色光通过棱镜或光栅后，被色散开的单色光按______

(或____)大小依次排列的图案，称为光谱。2．分类(1)线状光谱：由______________组成的光谱。(2)连续光谱：包含有各种色光且______分布的光谱。3．特征谱线：各种原子的发射光谱都是________)，且不同原子的亮线位置____，故这些亮线称为原子的______谱线。波长频率一条条的亮线连续线状光谱不同特征4．光谱分析(1)定义：由于每种原子都有独自的__________，可以利用它来鉴别物质或确定物质的化学_____，这种方法称为光谱分析。(2)优点：灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10－10g时就可以被检测到。5．拓展一步吸收光谱：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，某些波长的光会被该物质吸收，在连续光谱中相应波长的位置上便出现了_____，这样的光谱称为吸收光谱。利用吸收光谱可以知道各种元素的存在。特征谱线组成暗线二、氢原子光谱1．氢原子光谱的特点(1)从红外区到紫外区呈现多条具有__________的谱线；Hα～Hδ的这几个波长数值成了_______的“印记”，不论是何种化合物的光谱，只要它里面含有__________的光谱线，就能断定这种化合物里一定含有氢。(2)从长波到短波，Hα～Hδ两相邻光谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性。确定波长氢原子这些波长1.09677581×107m－11.早在17世纪，牛顿就发现了白光通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的彩色光带叫作光谱，如图所示。请对以下说法作出判断。(1)白光通过三棱镜后可得到连续谱。

()(2)不同的原子发出的线状谱不相同。

()(3)同种原子发出的光谱中的亮线对应的频率不相同。

()(4)可以用连续谱进行光谱分析。

()√√√×2．仔细观察，氢原子在可见光区域的光谱具有什么特点？氢原子光谱的谱线波长具有什么规律？提示：氢原子光谱在Hα～Hδ两相邻光谱线间的距离越来越小。氢原子光谱的谱线波长符合巴耳末公式。新知学习(一)|光谱和光谱分析[任务驱动]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？提示：钨丝白炽灯的光谱为连续谱，其他三种光谱为线状谱。(2)铁电极弧光的光谱、氢光谱、钡光谱的特征相同吗？提示：不同。

[重点释解]1．光谱的分类(1)发射光谱：物质发光直接获得的光谱，分为连续谱和线状谱(或原子光谱)。(2)吸收光谱：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱。2．三种光谱的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明线组成，不同元素的明线光谱不同(又叫特征光谱)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较白光低的气体后，再色散形成的用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现一些暗线(与特征谱线相对应)可用于光谱分析续表3.太阳光谱(1)太阳光谱的特点：在连续光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，但当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气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，所以到达地球的这些谱线看起来就弱了，这就形成了明亮背景下的暗线。4．光谱分析(1)优点：灵敏度高，分析物质的最低量达10－10g。(2)应用：①应用光谱分析发现新元素；②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、锌、镍等金属元素；③应用光谱分析鉴定食品优劣。[典例体验][典例]关于光谱，下列说法正确的是

(

)A．一切光源发出的光谱都是连续谱B．一切光源发出的光谱都是线状光谱C．稀薄气体发出的光谱是线状光谱D．做光谱分析时，利用连续光谱和线状光谱都可以鉴别物质和确定物质的化学组成[解析]

不同光源发出的光谱有连续光谱，也有线状光谱，故A、B错误；稀薄气体发出的光谱是线状光谱，C正确；只有应用线状光谱才可以进行光谱分析，D错误。[答案]

C/方法技巧/对光谱分析的三点提醒(1)光谱分析只能用线状谱。(2)光谱分析的方法是用白光照射被鉴定物质的低压蒸气。(3)吸收光谱是由高温物体发出的白光通过低温物质，某些波长的光被吸收后产生的光谱。光谱在连续谱的背景下有若干暗线，而这些暗线与线状谱的亮线一一对应，因而吸收光谱中的暗线也是该元素原子的特征谱线。

[针对训练]1．(多选)关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是

(

)A．太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱B．霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱是线状谱C．进行光谱分析时，可以利用线状谱，不能利用连续谱D．观察月亮光谱，可以确定月亮的化学组成解析：太阳光谱是吸收光谱，白炽灯光谱是连续光谱，故A项错误；炽热气体发出的光是线状光谱，则霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱是线状光谱，故B项正确；光谱分析是用元素的特征谱线与光谱对比来分析物体的化学成分，进行光谱分析时，可以利用线状谱但不能利用连续谱，故C项正确；月光是被反射的太阳光，月球没有大气层，故观察月亮光谱，不能确定月亮的化学组成，故D项错误。答案：BC

2．下列说法正确的是

(

)A．线状光谱中的亮线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线B．各种原子的线状光谱中的亮线和它吸收光谱中的暗线必定一一对应C．气体发出的光只能产生线状光谱D．甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气形成了甲物质的吸收光谱解析：吸收光谱中的暗线和线状光谱中的亮线相对应，都是特征谱线，但通常吸收光谱中的暗线要比线状光谱中的亮线少，所以A正确，B错误；气体发光，若为高压气体则产生连续光谱，若为稀薄气体则产生线状光谱，所以C错误；甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气形成了乙物质的吸收光谱，所以D错误。答案：A

新知学习(二)|氢原子光谱的规律和应用[任务驱动]如图所示为氢原子的光谱。(1)仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？提示：氢原子光谱从左向右谱线间的距离越来越大。(2)氢原子光谱的谱线波长具有什么规律？提示：氢原子光谱的谱线波长符合巴耳末公式。

[典例体验][典例]下列对氢原子光谱实验规律的认识中，正确的是

(

)A．因为氢原子核外只有一个电子，所以氢原子只能产生一种波长的光B．氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线C．氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线D．氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关[解析]

氢原子发射的光的波长取决于光子的能量E，所以发射的光子的能量是不连续的，故氢原子只能产生特定波长的光，即氢原子产生的光谱是一系列不连续的谱线，故A、D错误，B正确。光谱是不连续的，与亮度无关，故C错误。[答案]

B[针对训练]1．对于巴耳末公式，下列说法正确的是

(

)A．所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应B．巴耳末公式只确定了氢原子发光中的可见光部分的光波长C．巴耳末公式确定了氢原子发光中的一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光D．巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长解析：巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子发光中的光的波长，A、D错误；巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括可见光和紫外光，B错误，C正确。答案：C

一、好素材分享——看其他教材如何落实核心素养

物理观念——光谱的认识1．(选自人教版新教材课后练习)什么是线状光谱，什么是连续光谱？原子的发射光谱是怎样的光谱？不同原子的发射光谱是否有可能相同？提示：线状光谱是一条条的亮线，连续光谱是连在一起的光带；原子的