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导学案 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

学案4光谱分析在科学技术中的应用[学习目标定位]1.了解各种光谱及其特点.2.知道光谱分析及其重要应用．1．三棱镜的分光原理图1如图1所示，白光通过三棱镜后，由于棱镜对不同色光的折射率不同，从而使白光分解成单色光，形成从红到紫依次按顺序排列的彩色光带，这种复色光分解为单色光的现象叫光的色散．2．各种色光按波长由大到小的排列顺序是红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫，频率和波长的关系是c＝λf.3．光谱(1)光谱：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①物体发光直接产生的光谱．②分类：连续谱：连续分布的包含有一切波长的光组成的光谱．线状谱：由一些不连续的亮线组成的光谱，又叫原子光谱．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1①概念：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．②说明：各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟这种原子的发射光谱中的一条亮线相对应．4．光谱分析的应用(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1×10－10_g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.一、对光谱的认识[要点提炼]1．连续谱和线状谱都属于发射光谱(1)连续谱①产生：炽热的固体、液体和高压气体的光谱，如灯丝、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，2这意味着，某种物质的原子可用其线状谱加以鉴别．2．吸收光谱(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，这就形成了连续谱背景下的暗线．例1下列光谱中哪些是线状谱()A．日光灯产生的光谱B．白炽灯的光谱C．酒精灯中燃烧的钠蒸气所产生的光谱D．白光通过温度较低的钠蒸气所产生的光谱解析日光灯是低压水银蒸气导电发光，产生的是线状谱，A项对；白炽灯是炽热钨丝发光，其光谱为连续谱，B项错．白光通过温度较低的钠蒸气应产生吸收光谱，而酒精灯中燃烧的钠蒸气所产生的光谱为线状谱，所以C项对，D项错．答案AC例2关于太阳光谱，下列说法正确的是()A．太阳光谱是吸收光谱B．太阳光谱中的暗线，是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的C．根据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成D．根据太阳光谱中的暗线，可以分析地球大气层中含有哪些元素解析太阳是一个高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收，从而使我们观察到的太阳光谱是吸收光谱，所以分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，而某种物质要观察到它的吸收光谱，要求它的温度不能太低，但也不能太高，否则会直接发光，由于地球大气层的温度很低，所以太阳光通过地球大气层时不会被地球大气层中的物质原子吸收．答案AB3二、光谱分析[要点提炼]光谱分为发射光谱和吸收光谱．发射光谱的线状谱和吸收光谱都是原子的特征谱线，都可用于光谱分析．例3利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析下列说法正确的是...