2013年高中物理 3.4 光谱分析在科学技术中的应用精品课件 沪科版选修3-5

1、34光谱分析在科学技术中的应用光谱分析在科学技术中的应用核心要点突破核心要点突破课堂互动讲练课堂互动讲练课前自主学案课前自主学案知能优化训练知能优化训练34课标定位课标定位课标定位课标定位学习目标：学习目标：1.了解分光镜的构造和原理了解分光镜的构造和原理2知道发射光谱，吸收光谱、光谱分析等概知道发射光谱，吸收光谱、光谱分析等概念念3明确光谱产生的机理及光谱分析的特点明确光谱产生的机理及光谱分析的特点重点难点：光谱的种类及产生的条件；各种重点难点：光谱的种类及产生的条件；各种光谱的区分光谱的区分课前自主学案课前自主学案一、发射光谱和吸收光谱一、发射光谱和吸收光谱1光谱：用光栅或棱镜把光按波长展

2、开，获光谱：用光栅或棱镜把光按波长展开，获得光的波长得光的波长(频率频率)成分和强度分布的记录，即成分和强度分布的记录，即光谱光谱按形成条件，将光谱分为按形成条件，将光谱分为_光谱和光谱和_光光谱谱发射发射吸收吸收2发射光谱发射光谱物体发光直接产生的光谱叫做物体发光直接产生的光谱叫做_光谱，包括光谱，包括_光谱和光谱和_光谱炽热的固体、液体以及光谱炽热的固体、液体以及高压气体的光谱是由连续分布的包含有一切波高压气体的光谱是由连续分布的包含有一切波长的光组成的，这种光谱叫做连续谱；稀薄气长的光组成的，这种光谱叫做连续谱；稀薄气体的光谱是由一些不连续的亮线组成的，这种体的光谱是由一些不连续的亮线组

3、成的，这种光谱叫做线状谱光谱叫做线状谱发射发射连续连续明线明线每种元素的原子都有自己的发射光谱，这些光每种元素的原子都有自己的发射光谱，这些光谱一般是谱一般是_光谱，即由一系列不连续的具有光谱，即由一系列不连续的具有特定波长的谱线组成，这种谱线叫做元素的特定波长的谱线组成，这种谱线叫做元素的_3吸收光谱吸收光谱物体发出的白光，通过温度较低的物质蒸气时，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叫做某些波长的光被该物质吸收后形成的光谱叫做_光谱，在连续光谱的背景上出现了若干条光谱，在连续光谱的背景上出现了若干条暗线暗线明线明线特征光谱特征光谱吸收吸收实验表明，

4、各种原子的吸收光谱中的每一条实验表明，各种原子的吸收光谱中的每一条_都跟这种原子的发射光谱中的一条都跟这种原子的发射光谱中的一条_相相对应，因此说，明线光谱和吸收光谱都是原子对应，因此说，明线光谱和吸收光谱都是原子的特征光谱的特征光谱二、光谱分析的应用二、光谱分析的应用1由于每种元素都有自己的特征光谱，因此可由于每种元素都有自己的特征光谱，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定它们的化学组成，以根据光谱来鉴别物质和确定它们的化学组成，这种方法叫做这种方法叫做_分析分析暗线暗线亮线亮线光谱光谱2应用应用(1)检测半导体材料硅和锗是不是达到高纯度要检测半导体材料硅和锗是不是达到高纯度要求求(2)研究天体

5、的物质成分研究天体的物质成分(3)发现新元素，如铷和铯发现新元素，如铷和铯(4)鉴定食品的优劣鉴定食品的优劣(5)鉴定文物鉴定文物思考感悟思考感悟氢原子光谱是线状谱还是连续谱？氢原子光谱是线状谱还是连续谱？提示：提示：根据玻尔理论氢原子核外电子从高能级根据玻尔理论氢原子核外电子从高能级跃迁到低能级只能辐射一定频率的光子，因此跃迁到低能级只能辐射一定频率的光子，因此氢原子光谱是线状谱氢原子光谱是线状谱核心要点突破核心要点突破一、分光镜的构造一、分光镜的构造分光镜的构造，如图分光镜的构造，如图341所示所示图图341A为平行光管，由两部分组成，一端有狭缝，另为平行光管，由两部分组成，一端有狭缝，另

6、一端有凸透镜，狭缝到凸透镜的距离等于一倍一端有凸透镜，狭缝到凸透镜的距离等于一倍焦距，狭缝入射的光经凸透镜后变成平行光线，焦距，狭缝入射的光经凸透镜后变成平行光线，射到三棱镜上通过三棱镜射到三棱镜上通过三棱镜P色散将不同颜色的色散将不同颜色的光分开通过望远镜筒光分开通过望远镜筒B可以观察光谱，在可以观察光谱，在MN上放上底片还可以拍摄光谱，管上放上底片还可以拍摄光谱，管C在目镜中有一在目镜中有一个标尺，以便对光谱进行定量研究个标尺，以便对光谱进行定量研究二、常见光谱的产生及特点二、常见光谱的产生及特点1连续光谱连续光谱(1)产生：炽热的固体、液体和高压气体的发射产生：炽热的固体、液体和高压气体

7、的发射光谱是连续谱，如电灯丝发出的光、炽热的钢光谱是连续谱，如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续谱水发出的光都形成连续谱(2)特点：其光谱是连在一起的光带特点：其光谱是连在一起的光带2明线光谱：只含有一些不连续的亮线光谱明线光谱：只含有一些不连续的亮线光谱(1)产生：由游离状态的原子发射的，因此也叫产生：由游离状态的原子发射的，因此也叫原子光谱，稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱原子光谱，稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是线状谱实验证明，每种元素的原子都有一是线状谱实验证明，每种元素的原子都有一定特征的线状谱，可以使用光谱管观察稀薄气定特征的线状谱，可以使用光谱管观察稀薄气体发光时的线状谱

8、体发光时的线状谱(2)特点：不同元素的原子产生的线状谱是不同特点：不同元素的原子产生的线状谱是不同的，但同种元素原子产生的线状谱是相同的，的，但同种元素原子产生的线状谱是相同的，这意味着，某种物质的原子可以用其线状谱加这意味着，某种物质的原子可以用其线状谱加以鉴别，因此称某种元素的线状谱为这种元素以鉴别，因此称某种元素的线状谱为这种元素原子的特征谱线原子的特征谱线3吸收光谱吸收光谱(1)产生：由高压气体或炽热物体发出的白光通产生：由高压气体或炽热物体发出的白光通过温度较低的气体后产生的过温度较低的气体后产生的(2)特点：在连续光谱的背景上有若干条暗特点：在连续光谱的背景上有若干条暗线实验表明，

9、各种原子的吸收光谱中的每一线实验表明，各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该原子的线状谱中的一条亮线相对条暗线都跟该原子的线状谱中的一条亮线相对应即某种原子发出的光与吸收的光的频率是应即某种原子发出的光与吸收的光的频率是特定的，因此吸收光谱中的暗线也是该元素的特定的，因此吸收光谱中的暗线也是该元素的特征谱线特征谱线例如：太阳光谱就是太阳内部发出的强光经温例如：太阳光谱就是太阳内部发出的强光经温度较低的太阳大气层时产生的吸收光谱度较低的太阳大气层时产生的吸收光谱特别提醒：特别提醒：做光谱分析时，可以利用明线光谱，做光谱分析时，可以利用明线光谱，也可利用吸收光谱这种方法优点是非常灵敏也可利用吸收光

10、谱这种方法优点是非常灵敏而且迅速而且迅速课堂互动讲练课堂互动讲练对原子光谱的理解对原子光谱的理解 关于光谱的下列说法中正确的是关于光谱的下列说法中正确的是()A连续谱和线状谱都是发射光谱连续谱和线状谱都是发射光谱B线状谱的谱线含有原子的特征谱线线状谱的谱线含有原子的特征谱线C固体、液体和气体的发射光谱是连续谱，只固体、液体和气体的发射光谱是连续谱，只有金属蒸气的发射光谱是明线光谱有金属蒸气的发射光谱是明线光谱D在吸收光谱中，低温气体原子吸收的光恰好在吸收光谱中，低温气体原子吸收的光恰好就是这种气体原子在高温发出的光就是这种气体原子在高温发出的光【思路点拨思路点拨】根据各种光谱产生及特点进行根据

11、各种光谱产生及特点进行分析分析【精讲精析精讲精析】发射光谱分为连续谱、线状谱，发射光谱分为连续谱、线状谱，线状谱的谱线含有原子的特征谱线，故线状谱的谱线含有原子的特征谱线，故A、B项项正确；由吸收光谱的产生原理可知正确；由吸收光谱的产生原理可知D项正确炽项正确炽热的固体、液体和高压气体产生的是连续光谱，热的固体、液体和高压气体产生的是连续光谱，故故C错错【答案答案】ABD【规律总结规律总结】光谱是一种排列，是不同波长光谱是一种排列，是不同波长的谱线的排列，线状谱中这些谱线是不连续的，的谱线的排列，线状谱中这些谱线是不连续的，表现为分立的不同颜色的亮线，连续谱是各种表现为分立的不同颜色的亮线，连

12、续谱是各种波长的谱线连在一起形成的，表现为连续的彩波长的谱线连在一起形成的，表现为连续的彩色光带色光带 利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定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物质的组成成分，关于光谱分析下列说法正确的是的是()关于光谱分析关于光谱分析A利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分B利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分C高温物体发出的光通过物质后的光谱上的暗高温物体发出的光通过物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分线反映了高温物体的组成成分D同一种物质的线状谱与吸收光谱

13、上的暗线，同一种物质的线状谱与吸收光谱上的暗线，由于光谱的不同，它们没有关系由于光谱的不同，它们没有关系【思路点拨思路点拨】光谱分析可利用的光谱是线状光谱分析可利用的光谱是线状谱和吸收光谱谱和吸收光谱【自主解答自主解答】由于高温物体的光谱包括了各由于高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，故种频率的光，与其组成成分无关，故A错误；某错误；某种物质发光的线状谱中的明线是与某种原子发种物质发光的线状谱中的明线是与某种原子发出的某频率的光有关，通过这些亮线与原子的出的某频率的光有关，通过这些亮线与原子的特征谱线对照，即可确定物质的组成成分，特征谱线对照，即可确定物质的组成成分，B正正确；确；高温物体发出的光通过物质后某些频率的光被高温物体发出的光通过物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线与所经物质有关，吸收而形成暗线，这些暗线与所经物质有关，C错误；某种物质发