3　氢原子光谱教学内容概述

18.3 新提升·课时作业

基础达标

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．稀薄气体发出的光谱是线状谱

D．做光谱分析时，利用连续谱和线状谱都可以鉴别物质和确定物质的组成

【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；稀薄气体发光的光谱为线状谱，C正确；在光谱分析中连续谱无法判断物质的组成成分，D错误．

【答案】

C 2．(多选)对于光谱，下面的说法中正确的是(

) A．大量原子发出的光谱是连续谱，少量原子发出的光谱是线状谱

B．线状谱是由不连续的若干波长的光所组成的

C．太阳光谱是连续谱

D．太阳光谱是线状谱

【解析】

原子光谱体现原子的特征，是线状谱，同一种原子无论数量多少，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，正确；太阳光周围的元素的低温气体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】

BD 3．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波长

C．巴耳末公式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】

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，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，B错误，C正确．

【答案】

C 4．太阳光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】

吸收光谱的暗线是连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的．太阳光的吸收光谱应是太阳内部发出的强光经较低温度的太阳大气层时某些波长的光被太阳大气层的元素原子吸收而产生的．

【答案】

C 5．以下说法中正确的是(

) A．进行光谱分析，可以用连续谱，也可以用吸收光谱

B．光谱分析的优点是非常灵敏而且迅速

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汽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

【解析】

进行光谱分析不能用连续光谱，只能用明线光谱或吸收光谱，所以选项A错误；光谱分析的优点是灵敏而且迅速，所以选项B正确；分析某种物质的组成，可用白光照射其低温蒸气产生的吸收光谱进行分析，通过另一种物质的低温蒸气只能取得另一种物质的吸收光谱，所以选项C错误；月球不能发光，它只能反射太阳光，故其反射的光谱是太阳光谱，而不是月球的光谱，不能用来分析月球上的元素，所以选项D错误．

【答案】

B

6．下列说法不正确的是(

) A．巴耳末线系光谱线的条数只有4条

B．巴耳末线系光谱线有无数条

C．巴耳末线系中既有可见光，又有紫外光

D．巴耳末线系在可见光范围内只有4条

【解析】

巴耳末线系中的光谱线有无数条，但在可见光的区域中只有4条光谱线，其余都在紫外光区域．故正确的是B、C、D，A错误．

【答案】

A 7．(多选)通过光栅或棱镜获得物质发光的光谱，光谱(

) A．按光子的频率顺序排列

B．按光子的质量大小排列

C．按光子的速度大小排列

D．按光子的能量大小排列

【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正确．而光子没有质量，各种色光在真空中传播速度相同，B、C错误；由爱因斯坦的光子说可知光子能量与光子频率相对应，D正确．

【答案】

AD 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，下列说法正确的是(

) A．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

C．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

D．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

【解析】

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A项错误；某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特征谱线对照，即可确定物质的组成成分，B项正确；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，这些暗线由所经过的物质决定，C项错误；某种物质发出某种频率的光，当光通过这种物质时它也会吸收这种频率的光，因此线状谱中的亮线与吸收光谱中的暗线相对应，D项错误．

【答案】

B 1119．请根据巴耳末公式

＝R22－n2，计算当n＝3,4,5,6时的氢原子光谱线的波长．

λ111－－2－2，解得λ1＝6.5647×10【解析】

R＝1.0967758×107 m1，当n＝3时，＝R23λ1111－772－2，解得λ2＝4.8627×10

m＝486.27 nm.当n＝5

m＝656.47 nm.当n＝4时，＝R24λ21111－7112－2，解得λ3＝4.3417×10 m＝434.17 nm.当n＝6时，＝R2－2，解得时，＝R2526λ3λ4－7λ4＝4.1029×10 m＝410.29 nm. 【答案】

656.47 nm

486.27 nm

434.17 nm

410.29 nm 能力提升

1．如图甲所示的abcd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】

由矿物的线状谱与几种元素的特征谱线特征对照，b元素的谱线在该线状谱

中不存在，故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．

【答案】

B E12．氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的光子能量为E1，其次为E2，则为(

) E22027A.

B.

272023C.

D.

321111112－2得：当n＝3时，波长最长，＝R2－2，当n＝4时，波【解析】

由＝R2n23λλ1111λ127cE1λ2202－2，解得：＝长次之，＝R，由E＝h得：＝＝. 24λ2λ220λE2λ127【答案】

A 3．在酒精灯的酒精中溶解些食盐，灯焰会发出明亮的黄光，用摄谱仪拍摄下来的光谱中就会有钠的________光谱(填“线状”或“吸收”)．

【答案】

线状

1114．巴耳末系谱线波长满足巴耳末公式＝R22－n2，式中n＝3,4,5…在氢原子光谱可见λ光区，最长波长与最短波长之比为________．

【解析】

巴耳末系的前四条谱线在可见光区，n的取值分别为3、4、5、6.n越小，λ3636λmax8越大，故n＝3时波长最大，λmax＝；n＝6时波长最小，λmin＝，故＝. 5R8Rλmin58【答案】

55．处在激发态的氢原子向能量较低的状态跃迁时会发出一系列不同频率的光，称为氢111光谱．氢光谱的波长λ可以用下面的巴耳末—里德伯公式表示：＝Rk2－n2，n、k分别表λ示氢原子跃迁前后所处状态的量子数，k＝1,2,3，…对每一个k，有n＝k＋1，k＋2，k＋3，…R称为里德伯常量，是一个已知量．对于k＝1的一系列谱线其波长处在紫外线区，称为莱曼系；k＝2的一系列谱线其波长处在可见光区，称为巴耳末系．用氢原子发出的光照射某种金属进行光电效应实验，当用莱曼系波长最长的光照射时，遏止电压的大小为U1，当用巴耳末系波长最短的光照射时，遏止电压的大小为U2，已知电子的电荷量为e，真空中的光速为c，试求：普朗克常量和该种金属的逸出功．

【解析】

设金属的逸出功为W，光电效应所产生的光电子的最大初动能为Ekm，

由动能定理知：Ekm＝eUc，

对于莱曼系，当n＝2时对应的光波长最长，设为λ1，

1131由题中所给公式有：＝R12－22＝4R，

λ1c3波长λ1对应的光的频率ν1＝＝Rc；

λ141对于巴耳末线系，当n＝∞时对应光的波长最短，设为λ2，由题中所给公式有：＝λ2112－0＝R，

R24c1波长λ2对应的光的频率ν2＝＝Rc；

λ24根据爱因斯坦的光电效应方程Ekm＝hν－W知；

Ekm1＝hν1－W，Ekm2＝hν2－W. 又Ekm1＝eU1，Ekm2＝eU2，

2eU1－U2eU1－3U2可解得：h＝，W＝. Rc22eU1－U2eU1－3U2【答案】

Rc2