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一、光电效应1. 光照使物体发射电子的现象叫光电效应现象；所发射的电子叫光电子；光电子定向移动所形成的电流叫光电流。
2. 光电效应现象所遵循的基本规律。
物体在光照的条件下发射电子而发生光电效应现象时遵循如下规律：（1）对于任何一种金属，入射光的频率必须大于某一极限频率才能产生光电效应，低于这个极限频率，无论强度如何，无论照射时间多长，也不能产生光电效应；（2）在单位时间里从金属极板中发射出的光电子数跟入射光的强度成正比；（3）发射出的光电子的最大初动能与入射光强度无关，只随入射光频率的增大而增大；（4）只要入射光的频率高于金属极板的极限频率，无论其强度如何，光电子的产生都几乎是瞬时的，不超过10—9s.二、光子说 1.光子说⑴光子：在空间传播的光是不连续的，而是一份一份的，每一份叫做一个光量子，简称光子。
⑵光子的能量：ν=h Eh 为普朗克常量。
h=6.63×10-34J ·s 每个光子的能量只决定于光的频率。
⑶光强同样频率的光，光的强弱的不同则反映了单位时间内射到单位面积的光子数的多少． 2. 光子说对光电效应的解释光子照射到金属上时，光子一次只能将其全部能量传递给一个电子，一个电子一次只能获取一个光子的能量，它们之间存在着一对一的关系．电子吸收光子后，能量增加，如果能量足够大，就能摆脱金属中正电荷对其的束缚，从金属表面逸出，成为光电子．如果光子的能量较小(频率较低)，电子吸收光子后的能量不足以克服金属中正电荷对其的束缚，则立即会将其转化为系统的内能，而不能从金属中逸出，这就是入射光的频率较低时，尽管照射时间足够长，也不能发生光电效应的原因．每一种金属，正电荷对电子的束缚能力都不同，因此，电子逸出所需做的最小功也不一样．光子频率小于该频率，无论如何都不会发生光电效应，这就是每一种金属都存在极限频率的原因．金属中的电子对于光子的吸收是十分迅速的，电子一次性获得的能量足够时，逸出也是十分迅速的，这就是光电效应具有瞬时效应的原因。
第3节 氢原子光谱1.知道什么是光谱，能区别连续谱和线状谱，知道光谱分析的应用．2.知道氢原子光谱的实验规律． 3．知道经典电磁理论的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱的分立特征．一、光谱1．定义：按照光的波长和强度分布展开排列的记录，即光谱．2．分类：有些光谱是一条条的亮线，这样的亮线叫谱线，这样的光谱叫线状谱．有的光谱不是一条条分立的谱线，而是连续在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱．3．特征光谱：各种原子的发射光谱都是线状谱，说明原子只发射特定频率的光．不同原子发射的线状谱的亮线位置不同，说明不同原子发光频率是不一样的，因此这些亮线称为原子的特征谱线．4．光谱分析(1)定义：利用原子的特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法叫做光谱分析． (2)优点：灵敏度高．1．(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)线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质．( ) 提示：(1)× (2)√ (3)× 二、氢原子光谱的实验规律1．许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的重要途径． 2．巴耳末公式：1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2(n ＝3、4、5…)． 3．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，即辐射波长的分立特征．2．(1)光是由原子核内部的电子运动产生的，光谱研究是探索原子核内部结构的一条重要途径．( ) (2)稀薄气体的分子在强电场的作用下会变成导体并发光．( ) (3)巴耳末公式中的n 既可以取整数也可以取小数．( ) 提示：(1)× (2)√ (3)× 三、经典理论的困难1．核式结构模型的成就：正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子散射实验． 2．经典理论的困难：经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征．3．(1)经典物理学很好地解释原子的稳定性．( )(2)经典物理学无法解释原子光谱的分立特征．()(3)经典物理学可以很好地应用于宏观世界，也能解释原子世界的现象．()提示：(1)×(2)√(3)×知识点一光谱和光谱分析1．光谱的分类2．太阳光谱(1)特点：在连续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，太阳高层大气中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．3．光谱分析(1)优点：灵敏度高，分析物质的最低量达10－10 g.(2)应用①应用光谱分析发现新元素；②鉴别物体的物质成分：研究太阳光谱时发现了太阳中存在钠、镁、铜、锌、镍等金属元素；③应用光谱分析鉴定食品优劣．(多选)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．我们能通过月球反射的日光分析鉴别月球的物质成分[解题探究] (1)光谱分析应当使用什么光谱线？ (2)能否利用反射光分析反射物的物质组成？[解析] 太阳光谱中的暗线是太阳发出的连续谱经过太阳大气层时产生的吸收光谱，正是太阳发出的光谱被太阳大气层中存在的对应元素吸收所致，白炽灯发出的是连续谱，选项A 错误；月球本身不会发光，靠反射太阳光才能使我们看到它，所以不能通过光谱分析鉴别月球的物质成分，选项D 错误；光谱分析只能是线状谱和吸收光谱，连续谱是不能用来进行光谱分析的，所以选项C 正确；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，选项B 正确．[答案] BC(1)太阳光谱是吸收光谱，是阳光透过太阳的高层大气层时而形成的，不是地球大气造成的．(2)某种原子线状光谱中的亮线与其吸收光谱中的暗线是一一对应的，两者均可用来作光谱分析．(多选)关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是( )A ．发射光谱包括连续谱和线状谱B ．太阳光谱是连续谱，氢光谱是线状谱C ．线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析D ．光谱分析帮助人们发现了许多新元素解析：选ACD.线状谱和吸收光谱都是原子的特征光谱，都可用来进行光谱分析，太阳光谱是吸收光谱．A 、C 、D 选项正确．知识点二 氢原子光谱的实验规律及应用1．氢原子的光谱从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图所示．2．氢原子光谱的特点：在氢原子光谱图中的可见光区内，由右向左，相邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性．3．巴耳末公式(1)巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式：1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2(n ＝3，4，5…)，该公式称为巴耳末公式．(2)公式中只能取n ≥3的整数，不能连续取值，波长是分立的值．4．其他谱线：除了巴耳末系，氢原子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．对巴耳末公式的理解(多选)关于巴耳末公式1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2的理解，正确的是( ) A ．此公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的 B ．公式中n 可取任意值，故氢光谱是连续谱C ．公式中n 只能取大于或等于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 [解题探究] 波长大小与n 的取值大小有何关系？[解析] 巴耳末公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的，故A 选项正确；公式中的n 只能取大于或等于3的整数值，故氢光谱是线状谱，B 选项错误，C 选项正确；巴耳末公式只适用于氢光谱的分析，不适用于其他原子光谱的分析，D 选项错误．[答案] AC巴耳末公式的应用已知氢原子光谱中巴耳末系第一条谱线H α的波长为 nm(普朗克常量h ＝×10－34J ·s ，真空中的光速c ＝3×108 m ·s －1)，求：(1)试推算里德伯常量的值；(2)利用巴耳末公式求其中第四条谱线的波长和对应光子的能量． [思路点拨] (1)n ＝1时，λ＝ nm ，利用巴耳末公式求R . (2)R 已求，n ＝4时利用巴耳末公式求λ. (3)h 、c 已知，利用E ＝h cλ求E .[解析] (1)巴耳末系中第一条谱线为n ＝3时，即1λ1＝R ⎝⎛⎭⎫122－132 R ＝365λ1≈×107 m －1. (2)巴耳末系中第四条谱线对应n ＝6，则 1λ4＝R ⎝⎛⎭⎫122－162 λ4＝368××107 m ≈×10－7 m ＝ nm ε＝hν＝h cλ4≈×10－19 J.[答案] (1)×107 m －1 (2)×10－7 m(或 nm) ×10－19J氢原子光谱的几种线系的表示公式莱曼系1λ＝R ⎝⎛⎭⎫112－1n 2，n ＝2，3，4…(在紫外区) 巴耳末系1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2，n ＝3，4，5…(在可见光区)帕邢系1λ＝R ⎝⎛⎭⎫132－1n 2，n ＝4，5，6…(在红外区) 布喇开系1λ＝R ⎝⎛⎭⎫142－1n 2，n ＝5，6，7…(在近红外区)[随堂达标]1．(多选)下列说法正确的是( ) A ．发射光谱一定是连续谱B ．线状谱和暗线谱都可以对物质成分进行分析C ．霓虹灯发光形成的光谱是连续谱D ．巴耳末公式只适用于氢原子发光 答案：BD2．(2023·南通高二检测)白炽灯发光产生的光谱是( ) A ．连续光谱 B ．明线光谱 C ．原子光谱D ．吸收光谱解析：选A.白炽灯发光属于炽热的固体发光，所以发出的是连续光谱． 3．(多选)下列说法中正确的是( )A ．进行光谱分析，可以用线状谱，也可以用吸收光谱B ．光谱分析的优点是非常灵敏而迅速C ．使一种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气，取得吸收光谱，就可以对前者的化学组成进行分析D ．摄下月球的光谱，可以分析出月球是由哪些元素组成的解析：选AB.由于每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．所以光谱分析可以用线状谱或者吸收光谱．月球的光谱是太阳的反射光谱，故不能分析月球是由哪些元素组成的．4．(多选)关于巴耳末公式，下列说法正确的是( ) A ．巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式 B ．巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性 C ．巴耳末依据氢光谱的分析总结出巴耳末公式D ．巴耳末公式准确反映了氢原子发光的实际，其波长的分立值并不是人为规定的解析：选CD.由于巴耳末是利用当时已知的、在可见光区的4条谱线作了分析总结出的巴耳末公式，并不是依据核式结构理论总结出来的，巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，也就是氢原子实际只发出若干特定频率的光，由此可知，选项C 、D 正确．5．(选做题)(2023·常州高二检测)氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为( ) B ．49解析：选A.由巴耳末公式1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2，n ＝3，4，5，… 当n ＝∞时，最小波长1λ1＝R 122①当n ＝3时，最大波长1λ2＝R ⎝⎛⎭⎫122－132② 由①②得λ1λ2＝59.[课时作业] [学生用书P90(独立成册)]一、单项选择题1．下列说法中正确的是( )A ．炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱B ．各种原子的明线光谱中的明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明线光谱D ．甲物体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：选A.据连续光谱的产生知A 对；由于吸收光谱中的暗线和明线光谱中的明线相对应，但通常吸收光谱中看到的暗线要比明线光谱中的明线少，所以B 不对；气体发光也可以形成连续光谱，所以C 不对；甲物体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 不对，应选A.2．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 ．稀薄气体发出的光谱是线状谱D ．作光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质和确定物质的化学组成解析：选C.不同光源发出的光谱有连续谱，也有线状谱，故A 、B 错误．稀薄气体发出的光谱是线状谱，C 正确．利用线状谱和吸收光谱都可以进行光谱分析，D 错误．3．太阳的光谱中有许多暗线，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解析：选C.太阳光谱中的暗线是由于太阳内部发出的强光经过温度较低的太阳大气层时产生的，表明太阳大气层中含有与这些特征谱线相应的元素．4．(2023·南京高二检测)关于物质的吸收光谱和明线光谱之间的关系，下列说法中正确的是( ) A ．吸收光谱和明线光谱的产生方法不同，它们的谱线互不相关 B ．吸收光谱和明线光谱的产生方法相同，它们的谱线重合 C ．明线光谱与吸收光谱都是原子光谱，它们的特征谱线相对应D．明线光谱与吸收光谱都可以用于光谱分析，以鉴别物质和确定化学组成解析：选D.吸收光谱和明线光谱的产生方法不同，同种物质吸收光谱中的暗线与它明线光谱中的明线相对应，A、B错误．明线光谱与吸收光谱都是原子的特征谱线，但是明线光谱是原子光谱，吸收光谱不是原子光谱，C错误．明线光谱和吸收光谱都可以进行光谱分析，D正确．5．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的可见光部分的光的波长C．巴耳末确定了氢原子发光的一个线系的波长，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：选C.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的发光，故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，故B错误，C正确．6.(2023·湛江高二检测)如图甲所示的a、b、c、d为四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为()A．a元素B．b元素C．c元素D．d元素解析：选B.把矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，b元素的谱线在该线状谱中不存在，故选项B 正确，与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中还有其他元素．二、多项选择题7．要得到钠元素的特征谱线，下列做法中正确的是()A．使固体钠在空气中燃烧B．将固体钠高温加热成稀薄钠蒸汽C．使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸汽D．使炽热固体发出的白光通过高温钠蒸汽解析：选BC.炽热固体发出的是连续谱，燃烧固体钠不能得到特征谱线，A错误；稀薄气体发光产生线状谱，B正确；强烈的白光通过低温钠蒸汽时，某些波长的光被吸收产生钠的吸收光谱，C正确，D错误．8．(2023·哈尔滨高二检测)关于经典电磁理论与氢原子光谱之间的关系，下列说法正确的是()A．经典电磁理论很容易解释原子的稳定性B．根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上C ．根据经典电磁理论，原子光谱应该是连续的D ．氢原子光谱彻底否定了经典电磁理论解析：选BC.根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断释放能量，最后被吸附到原子核上，经典物理学无法解释原子的稳定性，并且原子光谱应该是连续的．氢原子光谱并没有完全否定经典电磁理论，而是要引入新的观念．故正确答案为B 、C.9．(2023·杭州高二检测)对原子光谱，下列说法正确的是( ) 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 ．由于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 ．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素解析：选ACD.原子光谱为线状谱；各种原子都有自己的特征谱线；据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成．由此知A 、C 、D 说法正确，B 说法错误．10．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：选AB.太阳是高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，某些特定频率的光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，因此，选项A 、B 正确．分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，由于地球大气层的温度很低，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，故选项C 、D 错误．三、非选择题11．氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的光子能量为E 1，其次为E 2，则E 1E 2为多少？解析：由1λ＝R ⎝⎛⎭⎫122－1n 2得：当n ＝3时，波长最长，1λ1＝R ⎝⎛⎭⎫122－132，当n ＝4时，波长次之，1λ2＝R ⎝⎛⎭⎫122－142，解得：λ1λ2＝2720，由E ＝h c λ得：E 1E 2＝λ2λ1＝2027.答案：202712．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有莱曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为1λ＝R ⎝⎛⎭⎫132－1n 2，n ＝4，5，6，…，R ＝×107 m －1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求：(1)n ＝6时，对应的波长；(2)帕邢系形成的谱线在真空中的波速为多少？n ＝6时，传播频率为多大？解析：(1)由帕邢系公式1λ＝R ⎝⎛⎭⎫132－1n 2 当n ＝6时，λ＝×10－6 m.(2)帕邢系形成的谱线在红外线区域，而红外线属于电磁波，在真空中以光速传播，故波速为光速c ＝3×108 m/s ，由v ＝λT ＝λν，得ν＝v λ＝c λ＝3×108×10－6 Hz ＝×1014 Hz. 答案：(1)×10－6 m (2)3×108 m/s ×1014 Hz。
光谱和光谱分析·知识点精解1．光谱把某种物质发出的光或吸收后的光按波长大小依次排列下来就形成了光谱。
2．光谱的分类和成因(1)发射光谱由发光物体直接发光产生的光谱。
(2)连续谱由波长连续分布的光组成的光谱。
炽热的固体、液体及高压气体产生的光谱是连续谱。
(3)线状谱由一些不连续的亮线组成的光谱。
线状谱曲处于游离状态的原子发出，因而也叫原子光谱。
且不同原子发出线状谱不同，即光谱中含有与原子相对应的谱线——元素的特征谱线。
(线状谱叫做明线光谱，下同)(4)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。
吸收光谱中的暗线也是元素的特征谱线。
太阳光谱是典型的吸收光谱。
这是由于太阳内部发出的强光经过温度比拟低的太阳大气层时某些波长的光被太阳大气吸收产生的。
【问题讨论】①连续光谱是如何形成的据量子理论，原子在两个能级E1和E2间跃迁时，产生的光子的频率为如果E1和E2中任何一个(或二者)的数值可连续变化，那么v的数值也将连续变化，这就会产生连续光谱。
不管是气体、液体或固体，在压强很大、密度很高时，由于原子间的作用很强，导致能级分裂，派生出许多新能级，这些能级非常接近，而且原子数目很大，能级越密，几近连续，使谱线展宽，最后可能变成连谱光谱；或因谱线间隔很小，低分辨率的光谱仪那么无法分辨，形成连续光谱。
②为什么稀薄气体或金属蒸气发射明线光谱？根据量子理论，原子有一系列分立的能级，电子从高激发态跃迁到能量较低的激发态或基态时就发出一定频率的光，假设E2＞E1，发光频率由于原子能级不连续，因此，发出的光就形成由一些不连续的亮线组成的光谱，这就是明线光谱。
由于稀薄气体和金属蒸气中的原子处于游离状态，在这种情况下，原子根本上是独立和自由的，因而，发光时其能级离散自然显露出来了，正是因为如此，明线光谱被称为原子光谱。
③吸收光谱产生的原因是什么？当白光通过某种物质时，某些频率的光子被电子吸收，电子吸收光子的能量后跃迁到激发态。
(时间60分钟，满分100分)一、选择题(本大题共7个小题，每小题7分，共49分。
在每小题给出的四个选项中，至少有一个选项是正确的，全部选对的得7分，选对但不全的得3分，有错选或不答的得0分)1．下列说法不．正确的是()A．电子的发觉表明原子核有简洁结构B．阴极射线的发觉表明原子有简洁结构C．α粒子散射试验证明白原子的核式结构D．氢原子光谱表明氢原子的能量是不连续的解析：电子的发觉说明电子是原子的组成部分，A错，B对；由α粒子散射试验建立了核式结构模型，C 对；氢原子光谱是明线光谱，说明氢原子的能量是分立的，D对。
故选A。
答案：A2．向荧光屏上看去，电子向我们飞来，在偏转线圈中通以如图1所示的电流，电子的偏转方向为()图1A．向下B．向上C．向左D．向右解析：依据安培定则，环形磁铁右侧为N极、左侧为S极，在环内产生水平向左的匀强磁场，利用左手定则可知，电子向上偏转，选项B正确。
答案：B3.卢瑟福通过α粒子散射试验推断出原子的中心有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构。
如图2所示的示意图中，①、②两条表示试验中α粒子的运动径迹，则沿③所示的方向射向原子核的α粒子可能的运动径迹为()图2A．轨迹a B．轨迹bC．轨迹c D．轨迹d解析：由于α粒子偏转的缘由是原子核对α粒子的库仑斥力作用，所以α粒子可能的径迹为α，答案选A。
答案：A4．(2022·北京高考)一个氢原子从n＝3能级跃迁到n＝2能级，该氢原子()A．放出光子，能量增加B．放出光子，能量削减C．吸取光子，能量增加D．吸取光子，能量削减解析：氢原子从高能级向低能级跃迁时，将以辐射光子的形式向外放出能量，故选项B正确。
答案：B5．下列关于光谱的说法正确的是()A．酷热固体、液体和高压气体发出的光谱是连续谱B．各种原子的线状谱中的明线和它的吸取谱中的暗线必定一一对应C．气体发出的光只能产生线状谱D．甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气可得到甲物质的吸取光谱解析：由于通常看到的吸取光谱中的暗线比线状谱中的明线要少一些，所以B不对；而气体发光时，若是高压气体发光形成连续光谱，若是淡薄气体发光形成线状谱，故C也不对；甲物质发出的白光通过低温的乙物质蒸气后，得到的是乙物质的吸取光谱，所以D错误，答案为A。
3氢原子光谱记一记氢原子光谱知识体系1个公式——巴耳末公式2种谱线——线状谱、连续谱1个实验规律——氢原子光谱实验规律辨一辨1.各种原子的发射光谱都是线状谱，并且只能发出几个特定的频率．(√)2．可以利用光谱分析来鉴别物质和确定物质的组成成分．(√) 3．光是由原子核内部的电子运动产生的，光谱研究是探索原子核内部结构的一条重要途径．(×)4．稀薄气体的分子在强电场的作用下会变成导体并发光．(√) 5．巴耳末公式中的n既可以取整数也可以取小数．(×)想一想1.什么是光谱？研究光谱对了解原子结构有什么作用？提示：用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长和强度分布记录．许多情况下光是由原子内部电子运动产生的，因此光研究是探索原子结构的一条重要途径．2．经典理论在解释氢原子光谱时遇到了什么困难？提示：经典物理学无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征．3．仔细观察，氢原子光谱具有什么特点？氢原子光谱的谱线波长具有什么规律？提示：氢原子光谱从左向右谱线间的距离越来越大．氢原子光谱的谱线波长符合巴耳末公式．思考感悟：练一练1.(多选)下列物质中产生线状谱的是()A．炽热的钢水B．发光的日光灯管C．点燃的蜡烛D．极光解析：炽热的钢水、点燃的蜡烛能产生连续谱，发光的日光灯管能产生水银蒸气的线状谱，极光是宇宙射线激发的气体发光，能产生线状谱，选项B、D正确．答案：BD2．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．稀薄气体发出的光谱是线状谱D．作光谱分析时，利用连续谱和线状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谱，也有线状谱，故A、B 错误；稀薄气体发出的光谱是线状谱，C正确；只有应用线状谱才可以进行光谱分析，D错误．答案：C3．(多选)要得到钠元素的特征谱线，下列做法正确的是() A．使固体钠在空气中燃烧B．将固体钠高温加热成稀薄钠蒸气C．使炽热固体发出的白光通过低温钠蒸气D．使炽热固体发出的白光通过高温钠蒸气解析：炽热固体发出的是连续谱，燃烧固体钠不能得到特征谱线，A错误；稀薄气体发光产生线状谱，B正确；强烈的白光通过低温钠蒸气时，某些波长的光被吸收产生钠的吸收光谱，C 正确，D错误．答案：BC4．根据巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)讨论，随着n的增大，氢原子所发出的光的波长如何变化？光子的能量如何变化？解析：随着n的增大，由巴耳末公式可得波长越小，再由波长与频率的关系，频率与光子能量的关系，可得随着n的增大，光子的能量越大．答案：见解析要点一对光谱和光谱分析的理解1.(多选)关于光谱，下列说法正确的是()A．炽热的液体发射连续谱B．发射光谱一定是连续谱C．线状谱和吸收光谱都可以对物质成分进行分析D．霓虹灯发光形成的光谱是线状谱解析：炽热的液体发射的光谱为连续谱，选项A正确．发射光谱可以是连续谱也可以是线状谱，选项B错误．线状谱和吸收光谱都对应某种元素的光谱，都可以对物质成分进行分析，选项C 正确．霓虹灯发光形成的光谱是线状谱，选项D正确．答案：ACD2．下列说法正确的是()A．线状谱中的亮线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线B．各种原子的线状谱中的明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谱中的明线相对应，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明线少，所以A正确，B错误；气体发光，若为高压气体则产生连续谱，若为稀薄气体则产生线状谱，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，综上所述，应选A.答案：A3．[2019·江苏期末](多选)对原子光谱，下列说法正确的是()A．线状谱和吸收光谱可用于光谱分析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．发射光谱可以用来鉴别物质中含哪些元素解析：线状谱和吸收光谱都含有原子的特征谱线，因此可用于光谱分析，A正确；各种原子都有自己的特征谱线，故B错误，C正确；发射光谱分为线状谱和连续谱，对线状谱进行光谱分析可鉴别物质组成，连续谱不能用于光谱分析，D错误．答案：AC4．(多选)通过光栅或棱镜获得物质发光的光谱，光谱() A．按光的波长顺序排列B．按光的频率顺序排列C．按光子质量的大小排列D．按光子能量的大小排列解析：由于光谱是将光按波长展开，而波长与频率相对应，故A、B正确；光子没有质量，故C错误；由爱因斯坦的光子说可知，光子的能量与光子频率相对应，D正确．答案：ABD要点二氢原子光谱的规律应用5.[2019·通州月考]氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的波长为λ1，波长次之为λ2，则λ1λ2为()A.2027 B.2720C.23 D.32解析：由1λ＝R(122－1n2)得：当n＝3时，波长最长，1λ1＝R(122－132)．当n＝4时，波长次之，1λ2＝R(122－142)，解得λ1λ2＝2720.答案：B6．(多选)下列关于巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)的理解，正确的是()A．此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的B．公式中n可取任意值，故氢原子光谱是连续谱C．公式中n只能取不小于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱D．公式不但适用于氢原子光谱的分析，也适用于其他原子的光谱解析：此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的四条谱线中得到的，只适用于氢原子光谱的分析，A对，D错；公式中n只能取大于等于3的整数，λ不能连续取值，故氢原子光谱是线状谱，B错，C对．答案：AC7．[2019·湛江检测]如图甲所示的a、b、c、d为四种元素的特征谱线，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以确定该矿物中缺少的元素为()A．a元素B．b元素C．c元素D．d元素解析：把矿物的线状谱与几种元素的特征谱线进行对照，b 元素的谱线在该线状谱中不存在，故选项B正确，与几个元素的特征谱线不对应的线说明该矿物中缺少该元素．答案：B8．根据巴耳末公式，指出氢原子光谱巴耳末线系的最长波长和最短波长所对应的n，并计算其波长．解析：对应的n越小，波长越长，故当n＝3时，氢原子发光所对应的波长最长．当n＝3时，1λ1＝1.10×107×(122－132) m－1解得λ1＝6.55×10－7 m.当n＝∞时，波长最短，1λ2＝R(122－1n2)＝R×14，λ2＝4R＝41.1×107m＝3.64×10－7 m.答案：当n＝3时，波长最长为6.55×10－7 m 当n＝∞时，波长最短为3.64×10－7 m基础达标1.白炽灯发光产生的光谱是()A．连续光谱B．明线光谱C．原子光谱D．吸收光谱解析：白炽灯发光是由于灯丝在炽热状态下发出光，是连续光谱．A正确，B、C、D错误．答案：A2．[2019·万州检测](多选)对于光谱，下面的说法中正确的是()A．连续光谱和线状光谱都是发射光谱B．线状谱由不连续的若干波长的光组成C．太阳光谱是连续谱D．太阳光谱是线状谱解析：吸收光谱也是线状谱，原子光谱体现原子的特征，是线状谱，同一种原子无论多少，发光特征都相同，即形成的线状谱都一样，故A错；B项是线状谱的特征，故B正确；太阳周围的低温蒸气吸收了相应频率的光，故太阳光谱是线状谱，故D对，C错．答案：BD3．(多选)关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是() A．光谱包括连续谱和线状谱B．太阳光谱是连续谱，氢光谱是线状谱C．线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析D．光谱分析帮助人们发现了许多新元素解析：光谱包括连续谱和线状谱，线状谱可用作光谱分析，太阳光谱是吸收光谱，光谱分析可以发现新元素和鉴定物质成分．故正确答案为A、C、D.答案：ACD4．氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为()A.59 B.49C.79 D.29解析：由巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)，n＝3,4,5，…当n＝∞时，最小波长1λ1＝R 122，当n＝3时，最大波长1λ2＝R(122－132)，得λ1λ2＝59，选项A正确．答案：A5．(多选)关于经典电磁理论与氢原子光谱之间的关系，下列说法正确的是()A．经典电磁理论可以解释原子的稳定性B．根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断地释放能量，最后被吸附到原子核上C．根据经典电磁理论，原子光谱应该是连续的D．对氢原子光谱的分析彻底否定了经典电磁理论解析：根据经典电磁理论，电子绕原子核转动时，电子会不断地释放能量，最后被吸附到原子核上，原子不应该是稳定的，并且发射的光谱应该是连续的．对氢原子光谱的分析只是证明经典电磁理论不适用于对微观现象的解释，并没有完全否定经典电磁理论．综上，选项B、C正确．答案：BC6．太阳的光谱中有许多暗线，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解析：太阳光谱中的暗线是由于太阳内部发出的强光经过温度较低的太阳大气层时产生的，表明太阳大气层中含有与这些特征谱线相对应的元素，故选项C正确．答案：C7．[2019·河南周口月考]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，由于氢原子发射的光子的能量E＝E n－E m(下一节将学到)，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：B8．(多选)关于巴耳末公式，下列说法正确的是()A．巴耳末依据原子的核式结构理论总结出巴耳末公式B．巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性C．巴耳末依据氢原子光谱的分析总结出巴耳末公式D．巴耳末公式准确反映了氢原子光谱在可见光区的实际情况，其波长的分立值并不是人为规定的解析：巴耳末是利用当时已知的、在可见光区的4条谱线分析总结出来的巴耳末公式，并不是依据原子的核式结构理论总结出来的，巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，也就是氢原子实际只发出若干特定频率的光，由此可知C、D正确．答案：CD9．[2019·湖南岳阳模拟]关于巴耳末公式：1λ＝R(122－1n2)(n＝3,4,5，…)，理解正确的是()A．式中n只能取整数，R称为巴耳末常量B．巴耳末系的4条谱线位于红外区C．在巴耳末系中n值越大，对应的波长λ越短D．巴耳末系的4条谱线是氢原子从n＝2的能级向n＝3、4、5、6能级跃迁时辐射产生的解析：巴耳末公式中n为量子数，不可以取任意值，只能取整数，且n≥3，式中R叫做里德伯常量，故A错误；巴耳末系的4条谱线位于可见光区，故B错误；根据巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)，可知n值越大，对应的波长λ越短，故C正确；公式只适用于氢原子从n≥3的能级向n＝2的能级跃迁时发出的光谱，故D错误．答案：C10．(多选)下列关于特征谱线的几种说法，正确的有()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E．每种原子都有自己的特征谱线，可以用其来鉴别物质解析：明线光谱中的明线与吸收光谱中的暗线均为特征谱线，并且实验表明各种元素吸收光谱中的每一条暗线都跟这种原子的明线光谱中的一条明线相对应，A 、D 正确，每种原子都有自己的特征谱线，可以用其来鉴别物质，E 正确．答案：ADE能力达标11.可见光的波长范围为400～700 nm ，根据巴耳末公式1λ＝R (122－1n 2)，当n 取何值时氢原子所发出的光用肉眼能直接观察到？(R ＝1.10×107 m －1)解析：把波长等于400 nm ，代入巴耳末公式可得，n ＝6.7，把波长等于700 nm ，代入巴耳末公式可得，n ＝2.9，而n 只能取整数，所以n ＝3,4,5,6时氢原子发出的光用肉眼直接观察的到．答案：3,4,5,612．氢原子光谱除了巴耳末系外，还有赖曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为1λ＝R (132－1n 2)(n ＝4,5,6，…)，R ＝1.10×107 m－1.已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域．(1)n ＝6时，对应的波长为多少？(2)帕邢系的氢原子光谱谱线对应的波在真空中的波速为多少？n ＝6时，传播频率为多大？解析：(1)根据帕邢系公式1λ＝R (132－1n 2)当n ＝6时，有λ≈1.09×10－6 m.(2)帕邢系形成的谱线在红外线区域，而红外线属于电磁波，在真空中以光速传播，故波速为光速c ＝3×108 m/sν＝c λ＝3×1081.09×10－6 Hz ≈2.75×1014 Hz. 答案：(1)1.09×10－6 m(2)3×108 m/s 2.75×1014 Hz13．在可见光范围内氢原子发光的波长最长的2条谱线所对应的n .(1)它们的波长各是多少？(2)其中波长最长的光对应的光子能量是多少？(3)氢原子光谱有什么特点？解析：(1)设当n＝3,4时，氢原子发光所对应的波长分别为λ1、λ2，由巴耳末公式1λ＝R(122－1n2)(n＝3,4,5…)知当n＝3时，1λ1＝1.10×107×(122－132) m－1，解得λ1＝6.5×10－7 m当n＝4时，1λ2＝1.10×107×(122－142) m－1，解得λ2＝4.8×10－7 m.(2)当n＝3时，对应着氢原子巴耳末系中的波长最长，即为λ1，因此ε1＝h cλ1＝6.63×10－34×3×1086.5×10－7J＝3.06×10－19 J.(3)除巴耳末系外，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，即1λ＝R(1a2－1n2)，其中a分别为1,3,4…对应不同的线系，由此可知氢原子光谱是由一系列线系组成的不连续的线状谱．答案：(1)6.5×10－7 m 4.8×10－7 m(2)3.06×10－19 J(3)由一系列线系组成的不连续的线状谱。
3.4 光谱分析在科学技术中的应用(建议用时：45分钟)[学业达标]1.下列物质产生连续谱的是( )A.炽热的钢水B.发亮的白炽灯C.炽热的高压气体D.固体或液体汽化成稀薄气体后发光E.氢原子的发射光谱是连续谱【解析】由于炽热的固体、液体以及高压气体的光谱包含了一切波长的光，光谱为连续光谱，而稀薄气体的光谱为线状谱，氢原子的发射光谱是不连续的，由此可知，ABC正确.【答案】ABC2.有关原子光谱，下列说法正确的是( )A.原子光谱反映了原子结构特征B.氢原子光谱跟氧原子光谱是不同的C.太阳光谱是连续谱D.鉴别物质的成分可以采用光谱分析E.原子光谱是连续谱【解析】各种原子的发射光谱都是线状谱，不同原子的线状谱不同.因此，线状谱又称为原子的特征谱线，所以A、B项正确，E错误；鉴别物质的成分可采用分析原子的线状谱，故选项D正确；太阳光通过太阳大气层后某些波长的光被吸收，因此太阳光谱是吸收光谱，不是连续谱，C错误.【答案】ABD3.下列说法中正确的是( )A.炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱B.各种原子的明线光谱中的明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明线光谱D.在一定条件下气体也可以产生连续光谱E.甲物体发出的白光通过乙物质的蒸气形成了乙物质的吸收光谱【解析】据连续光谱的产生知A正确；由于吸收光谱中的暗线和明线光谱中的明线相对应，但通常吸收光谱中看到的暗线要比明线光谱中的明线少，所以B不对；气体发光，若为高压气体则产生吸收光谱，若为稀薄气体则产生明线光谱，所以C错误，D正确；甲物体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E正确.【答案】ADE4.关于线状谱，下列说法中正确的是( )A.每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同B.每种原子处在不同的物质中的线状谱相同C.每种原子在任何条件下发光的线状谱都相同D.两种不同的原子发光的线状谱可能相同E.两种不同原子发光的线状谱不相同【解析】每种原子都有自己的结构，只能发出由内部结构决定的自己的特征谱线，不会因温度、物质不同而改变，B、C、E正确.【答案】BCE5.对于原子光谱，下列说法正确的是( )A.原子光谱是不连续的B.原子光谱是连续的C.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D.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E.分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素【解析】原子光谱为线状谱，A正确，B错误；各种原子都有自己的特征谱线，故C 错误，D正确；据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成，E正确.故A、D、E.【答案】ADE6.同一元素的明线光谱的明线与吸收光谱的暗线是________.【解析】实验表明各种元素的吸收光谱中的每一条暗线都跟这种原子的明线光谱中的一条明线相对应.【答案】相对应的7.卢瑟福的核式结构模型正确地指出了________的存在，很好地解释了________，但是经典的物理学既无法解释原子的________，又无法解释原子光谱的________.【答案】原子核α粒子的散射定态特征谱线[能力提升]8.关于光谱，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E.各种原子的发射光谱都是线状谱【解析】太阳光谱是吸收光谱.因为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.上述选项中正确的是A、B、E.【答案】ABE9.如图341甲所示是a、b、c、d四种元素的线状谱，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________元素.图3-4-1【解析】将a、b、c、d四种元素的线状谱与乙图对照，可知矿物中缺少b、d元素.【答案】b、d10.各种原子的光谱都是________，说明原子只发出几种特定频率的光.不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率是________的.因此这些亮线称为原子的________.【解析】由于每种原子的内部结构不同，各种原子的光谱不同，因此都是线状谱；线状谱中的亮线对应相应的频率，不同原子亮线位置不同，说明发光频率不同，这些亮线称为原子的特征谱线.【答案】线状谱不一样特征谱线11.城市夜间的路灯常常用高压钠灯，其工作物质是钠，钠在被激发放电时，其辐射的谱线主要集中在钠原子的特征谱线589 nm和589.6 nm附近，这一波长的谱线正是可见光的黄光波段，所以灯光呈黄色，若用一个发出的是连续光谱的光源照射钠的冷蒸气，钠原子吸收对应的光，这时我们若通过分光镜观察光谱，可以看到什么现象？【解析】①明线光谱中的特征谱线是由钠原子的能级决定的.②而同一种元素中的吸收光谱中也吸收相应明线对应波长的光，即明线光谱中的亮线与吸收光谱的暗线相对应.【答案】在黄光区有两条暗线。
