物理选择性必修 第三册光谱与氢原子光谱精品导学案

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▉题型1 光谱和光谱分析
【知识点的认识】
光谱和光谱分析
一、分光镜的构造原理：
分光镜由平行光管A、三棱镜P和望远镜筒B组成．平行光管A的前方有一个宽度可以调节的狭缝S．从狭缝射入的光线经透镜L1折射后，变成平行光线射到三棱镜P上．不同频率的光经过三棱镜沿不同的折射方向射出，并在透镜L2后方的平面MN上分别会聚成不同颜色的像（谱线）．通过望远镜B的目镜L3，就看到了放大的光谱像．
二、各种光谱的特点及成因：
三、光谱分析：
1、光谱：按一定次序排列的彩色光带．
2、光谱分析：由于每一种元素都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它的化学组成．这种方法叫做光谱分析．
3、光谱分析的原理：利用发射光谱和吸收光谱．
4、光谱分析的优点：非常灵敏而且迅速．
5、光谱分析的应用：发现新元素和研究天体的化学组成．
1．包含各种波长的复合光，被原子吸收了某些波长的光子后，连续光谱中这些波长的位置上便出现了暗线，这样的光谱叫作吸收光谱。传到地球表面的太阳光谱就是吸收光谱。（ ）
A．太阳光谱中的暗线是太阳大气中的原子吸收光子后产生的
B．太阳光谱中的暗线是地球大气中的原子吸收光子后产生的
C．利用太阳光谱可以分析地球大气中含有哪些元素
D．利用太阳光谱可以分析太阳光中含有哪些元素
2．关于光谱，下列说法中正确的是（ ）
A．炽热的液体发射明线光谱
B．太阳光谱中的暗线说明太阳缺少与这些暗线对应的元素
C．明线光谱和暗线光谱都可以用于对物质成分进行分析
D．发射光谱一定是连续光谱
3．光学频率梳是一种特殊的激光光源，可视为由一系列相等频率间隔的单色光组合而成，像一把梳子一样。光学频率梳可以用来测量未知的光学频率。已知某光学频率梳的光强I与频率f的关系如图所示，则光强I与波长λ的关系可能为（ ）
A．B．
C．D．
4．关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是（ ）
A．太阳光谱是连续谱，分析太阳光谱可以知道太阳内部的化学组成
B．霓虹灯和炼钢炉中炽热铁水产生的光谱，都是线状谱
C．强白光通过酒精灯火焰上的钠盐，形成的是吸收光谱
D．进行光谱分析时，可以利用发射光谱，也可以用吸收光谱
5．关于光谱和光谱分析，以下说法正确的是（ ）
A．太阳光谱是连续谱，氢原子光谱是线状谱
B．光谱分析的优点是灵敏而且迅速
C．分析某种物质的化学组成，可以使这种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气从而取得吸收光谱进行分析
D．摄下月球的光谱可以分析出月球上有哪些元素
6．下列关于电磁波谱的说法，下列说法正确的是（ ）
A．验钞机验钞票真伪体现了红外线的荧光效应
B．相同条件下，电磁波谱中最难发生衍射的是X射线
C．利用雷达测出发射微波脉冲及接收到脉冲的时间间隔可以确定雷达和目标的距离
D．夏天太阳把地面晒得发热是因为可见光的热效应在各种电磁波中最强的
7．下列关于光谱和光谱分析的说法正确的是（ ）
A．同一种原子产生的明线光谱可以不同
B．不同种类的原子可以产生相同的明线光谱
C．利用光谱分析可鉴定物质的组成
D．光谱分析可以用连续谱、明线光谱和吸收光谱
8．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，下列说法中正确的是（ ）
A．利用高温物体的连续谱就可以鉴别其组成成分
B．利用物质的线状谱就可以鉴别其组成成分
C．高温物体发出的光通过某物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分
D．我们观察月亮射来的光的光谱，可以确定月亮的化学组成
9．对原子光谱，下列说法中不正确的是（ ）
A．原子光谱是不连续的
B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的
C．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同
D．分析物质的明线光谱和暗线谱，都可以鉴别物质中含哪些元素
10．下列关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是（ ）
A．太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱
B．煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱不都是线状谱
C．进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续光谱
D．我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分
11．太阳的连续光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线．产生这些暗线是由于（ ）
A．太阳表面大气层中缺少相应的元素
B．太阳内部缺少相应的元素
C．太阳表面大气层中存在着相应的元素
D．太阳内部存在着相应的元素
12．人眼对绿光最为敏感，如果每秒有6个绿光的光子射入瞳孔，眼睛就能察觉．现有一个光源以0.1W的功率均匀地向各个方向发射波长为5.3×10﹣7m的绿光，已知瞳孔的直径为4mm，普朗克常量为h＝6.63×10﹣34J•s，不计空气对光的吸收，则眼睛能够看到这个光源的最远距离约为（ ）
A．2×103mB．2×104mC．2×105mD．2×106m
13．日光灯正常工作时，灯管内的稀薄汞蒸气由于气体放电而发射几种特定的光子，课本上的彩页上有汞的明线光谱彩图．光谱中既有可见光，又有紫外线．其中只有紫外线全被管壁上的荧光粉吸收，并使荧光粉受到激发而发射波长几乎连续分布的可见光．日光灯灯光经过分光镜后形成的光谱是（ ）
A．与白炽灯灯光的光谱相同的连续光谱
B．与太阳光光谱相同的光谱
C．连续光谱与汞的明线光谱（除紫外线外）相加的光谱
D．是吸收光谱
（多选）14．每种原子都有自己的特征谱线，我们可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分。原子的特征谱线属于（ ）
A．吸收光谱B．发射光谱C．连续谱D．线状谱
（多选）15．下列关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是（ ）
A．太阳光谱和白炽灯光谱都是线状谱
B．煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气或霓虹灯产生的光谱都是线状谱
C．进行光谱分析时，可以用线状谱，不能用连续光谱
D．我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分
（多选）16．关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是（ ）
A．太阳光谱与白炽灯光谱是连续光谱
B．霓虹灯产生的光谱是明线光谱
C．做光谱分析可以用明线光谱，也可用吸收光谱
D．同一元素吸收光谱的暗线与其线状谱位置是一一对应的
（多选）17．太阳光是由红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光组成，对这七种色光的认识正确的是（ ）
A．紫光的波长最小
B．红光的能量子最强
C．七种色光的能量均相同
D．紫光的能量子最强
（多选）18．下列关于光谱的说法中正确的是（ ）
A．可以利用光谱分析来鉴定物质的成分，但其灵敏度相对较低
B．所有元素产生的线状谱都是相同的
C．线状谱中的亮线反映了原子的特征
D．通常用光栅或棱镜来观察物体发光产生的光谱
（多选）19．如图甲所示是a，b，c，d四种元素线状谱，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是（ ）
A．a元素B．b元素C．c元素D．d元素
（多选）20．关于原子光谱，下列说法中正确的是（ ）
A．原子光谱是连续谱
B．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的
C．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同
D．可以通过光谱分析，鉴别物质中含有哪些元素
21．有些光谱是一条条的亮线，这叫做谱线，这样的光谱叫做 ．有些光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连在一起的光带，这样的光谱叫做 ．
▉题型2 氢原子光谱及巴耳末公式
【知识点的认识】
1.原子内部电子的运动是原子发光的原因，因此光谱分析是探索原子结构的一条重要途径。
2.光谱的结果显示氢原子只能发出一系列特定波长的光
（1）巴耳末系
①1885年，瑞士科学家巴耳末对当时已知的氢原子在可见光区的四条谱线，即图中Hα、Hβ，Hγ，Hδ。谱线作了分析，发现这些谱线的波长入满足一个简单的公式，即
1λ=R∞（122−1n2），（n＝3，4，5，…）
式中R是里德伯常量，R∞＝1.10×107 m﹣1，这个公式称为巴耳末公式，式中的n只能取整数，它确定的这一组谱线称为巴耳末系。
②巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱的特征。
（2）其他线系
除了巴耳末系，后来发现的氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。
22．如图所示，巴尔末由氢原子在可见光区的四条谱线Hα，Hβ，Hγ，Hδ。总结出巴尔末系谱线波长公式：1λ=R∞(122−1n2)，n＝3，4，5，6…其中λHδ＜λHγ＜λHβ＜λHα。且Hα为红光，Hδ为紫光，则下列说法正确的是（ ）
A．Hα对应的是电子从n＝5能级向n＝2能级跃迁所释放光的谱线
B．四条谱线中Hα谱线所对应的光子的能量最高
C．大量处于同一能级的氢原子要能够发出这四条谱线，必须使得原子所处的能级n≥6
D．若电子从n＝6能级向n＝3能级跃迁时能辐射紫外线
23．关于原子的特征谱线，下列说法不正确的是（ ）
A．不同原子的发光频率是不一样的，每种原子都有自己的特征谱线
B．原子的特征谱线可能是由于原子从高能态向低能态跃迁时放出光子而形成的
C．可以用特征谱线进行光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分
D．原子的特征谱线是原子具有核式结构的有力证据
24．许多物理现象在科学技术领域得到了应用，以下说法中正确的是（ ）
A．医院里常用X射线对病房和手术室进行消毒
B．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是应用了光的全反射现象
C．利用红外线进行遥感、遥控主要是因为红外线的波长大，不容易发生衍射
D．明线光谱和暗线光谱都可以用来分析物质的组成成分
25．1885年瑞士的中学教师巴耳末发现，氢原子光谱中可见光部分的四条谱线的波长可归纳成一个简单的经验公式：1λ=R(122−1n2)，n为大于2的整数，R为里德伯常量．1913年，丹麦物理学家玻尔受到巴耳末公式的启发，同时还吸取了普朗克的量子假说、爱因斯坦的光子假说和卢瑟福的核式结构原子模型，提出了自己的原子理论．根据玻尔理论，推导出了氢原子光谱谱线的波长公式：1λ=R（1m2−1n2），m与n都是正整数，且n＞m．当m取定一个数值时，不同数值的n得出的谱线属于同一个线系．如：
m＝1，n＝2、3、4、…组成的线系叫赖曼系；
m＝2，n＝3、4、5、…组成的线系叫巴耳末系；
m＝3，n＝4、5、6、…组成的线系叫帕邢系；
m＝4，n＝5、6、7、…组成的线系叫布喇开系；
m＝5，n＝6、7、8、…组成的线系叫逢德系．
以上线系只有一个在紫外光区，这个线系是（ ）
A．赖曼系B．帕邢系C．布喇开系D．逢德系
26．下列说法正确的是（ ）
A．位移是矢量，位移的方向就是质点运动的方向
B．伽利略发现了行星运动定律
C．氢原子光谱的发现揭示原子具有核式结构
D．当两个带电体的形状对它们之间相互作用力的影响可以忽略时，这两个带电体就可以看作点电荷
27．关于巴耳末公式1λ=R（122−1n2）的理解，正确的是（ ）
A．此公式是巴耳末在研究氦光谱特征时发现的
B．公式中n可取任意值，故氢光谱是连续谱
C．公式中n只能取不小于3的整数值，故氢光谱是线状谱
D．公式不但适用于氢光谱的分析，也适用于其他原子的光谱
28．有关氢原子光谱的说法中不正确的是（ ）
A．氢原子的发射光谱是连续光谱
B．氢原子光谱的频率与氢原子能级的能量差有关
C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的
D．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
（多选）29．卢瑟福的原子核式结构学说可以解决的问题是（ ）
A．解释α 粒子散射现象
B．用α 粒子散射的实验数据估算原子核的大小
C．结合经典电磁理论，解释原子的稳定性
D．结合经典电磁理论，解释氢原子光谱
（多选）30．下列说法中正确的是（ ）
A．电子的发现表明原子核有复杂结构
B．天然放射性的发现表明原子核有复杂结构
C．a粒子散射实验证明了原子核有复杂结构
D．氢原子光谱表明氢原子的能量是不连续的
（多选）31．有关氢原子光谱的说法正确的是（ ）
A．氢原子的光谱是连续谱
B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的
D．巴耳末公式反映了氢原子辐射电磁波波长的连续特性
（多选）32．关于特征谱线的说法正确的是（ ）
A．明线光谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线
B．明线光谱中的明线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不是特征谱线
C．明线光谱中的明线不是特征谱线，吸收光谱中的暗线是特征谱线
D．同一元素的明线光谱的明线与吸收光谱的暗线是相对应的
（多选）33．关于光谱分析，下列说法正确的是（ ）
A．光谱分析的基本原理是每种元素都有自己的特征谱线
B．光谱分析时，既可用明线光谱也可用吸收光谱
C．分析月亮的光谱可得到月亮的化学成分
D．光谱分析时，只能用线状谱
（多选）34．有关氢原子光谱的说法正确的是（ ）
A．氢原子的发射光谱是连续谱
B．氢原子光谱说明氢原子只发出特点频率的光
C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的
D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关题型1 光谱和光谱分析
题型2 氢原子光谱及巴耳末公式