高中物理 第3章 原子世界探秘 3.4 光谱分析在科学技术中的应用学案 沪科版选修3-5-沪科版高二选修3-5物理学案VIP专享VIP免费

3.4光谱分析在科学技术中的应用[学习目标]1.了解各种光谱及其特点.2.知道光谱分析及其重要应用．一、光谱[导学探究]根据经典的电磁理论，原子的光谱是怎样的？而实际看到的原子的光谱是怎样的？答案根据经典电磁理论，原子可以辐射各种频率的光，即原子光谱应该是连续的，而实际上看到的原子的光谱总是分立的线状谱．[知识梳理]1．定义：用光栅或棱镜把光按波长展开，获得光的波长(频率)成分和强度分布的记录，即光谱．按形成条件，将光谱分为发射光谱和吸收光谱．2．发射光谱：物体发光直接产生的光谱(1)连续谱．连续分布的包含有一切波长的光组成的光谱．①产生：炽热的固体、液体和高压气体的光谱，如白炽灯丝、烛焰、炽热钢水等发出的光都是连续光谱．②特点：光谱是连在一起的光带．(2)线状谱．由一些不连续的亮线组成的光谱．①产生：由游离态的原子发射的，因此也叫原子光谱．稀薄气体和金属的蒸气的发射光谱是线状谱．②特点：不同元素的原子产生的线状谱是不同的，但同种元素的原子产生的线状谱是相同的，这意味着，某种物质的原子可用其线状谱加以鉴别．(3)特征光谱每种元素的原子都有各自的发射光谱，即由一系列不连续的具有特定波长的谱线组成的光谱．3．吸收光谱物体发出的白光，通过温度较低的物质蒸气时，某些波长的光被该物质吸收后形成的光谱．(1)产生：物体发出的白光通过温度较低的物质蒸气时产生的．(2)特点：在连续谱的背景上有若干条暗线．同种元素的吸收光谱与线状谱是一一对应的．(3)太阳光谱是吸收光谱①特点：在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线．②产生原因：阳光中含有各种颜色的光，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，到达地球上的这些谱线看起来就暗了，这就形成了连续谱明亮背景下的暗线．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)各种原子的发射光谱都是连续谱．(×)(2)不同原子的发光频率是不一样的．(√)(3)连续谱一定是发射光谱(√)二、光谱分析[导学探究]为什么用棱镜可以把各种颜色的光展开？我们记录光谱有什么样的意义？答案不同颜色的光在棱镜中的折射率不同，因此经过棱镜后的偏折程度也不同．光谱分析的意义：①应用光谱分析发现新元素，光谱分析对鉴别化学元素有着重大的意义，许多化学元素，如铯、铷、铊、铟、镓等，都是在实验室里通过光谱分析发现的．②天文学家将光谱分析应用于恒星，证明了宇宙中物质构成的统一性．③光谱分析还为深入研究原子世界奠定了基础，近代原子物理学正是从原子光谱的研究中开始的．[知识梳理]1．光谱分析由于每种元素都有自己的特征光谱，可以根据光谱来鉴别物质和确定它们的化学组成，这种方法叫光谱分析．2．优点：灵敏、迅速，某种元素在样品中的含量只要有1×10－10g就能检测出来．3．应用(1)鉴定产品的纯度(如检测半导体材料硅和锗是不是达到高纯度要求)．(2)发现新元素(如元素铷和铯)．(3)研究天体的物质成分(如研究太阳光谱时发现了太阳大气层中含有氢、氦、氮、碳、氧、铁、镁、钙、钠等元素)．(4)鉴定食品的优劣．(5)鉴定文物．[即学即用]判断下列说法的正误．(1)光谱分析时，既可以用线状谱，也可以用连续谱．(×)(2)利用光谱分析可以鉴别物质和确定物质的组成成分．(√)一、光谱例1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谱C．稀薄气体发光形成的光谱是线状谱D．白光通过钠蒸气产生的光谱是线状谱答案C解析由于物质发光的条件不同，得到的光谱不同，故A、B错误；稀薄气体发光形成的光谱为线状谱，C正确；白光通过钠蒸气产生的光谱是吸收光谱，D错误．二、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：a.发现新元素；b.鉴别物体的物质成分．3．用于光谱分析的光谱：线状谱和吸收光谱．4．几种光谱的比较比较光谱产生条件光谱形式及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光谱连续分布，一切波长的光都有吸收光谱炽热的...