光谱分析在科学技术中的应用(沪科版选修)解析

光谱分析在科学技术中的应用(沪科版选修)
【教材分析】光谱分析及其应用是3.3节卢瑟福原子结构模型、玻尔原子理论假设的延续，是量子论观点下科学的必然发展。

教材把光谱分析按排在玻尔原子理论之后，体现了物理学的连续发展，同时，由于理论的连续性也使学生更容易接受。

本节内容虽属了解，但通过学习能进一步拓展学生视野，使学生感受物理世界的奥妙和神奇，从而激发学生的学科兴趣。

【教学目标】
（一）知识与技能
1．引导学生通过实验和观察了解光谱的形成，从而知道什么是光谱。

2．帮助学生学会观察光谱的方法，并能了解各种光谱的成因，从而区分各种光谱。

3．引导学生分析光谱的特点，能把光谱分析应用到科学技术中去。

（二）过程与方法
帮助学生学会利用各种器材观察光谱，了解各种光谱的形成及特点，从而能把光谱分析应用到科学技术中去。

（三）情感、态度与价值观
1．培养学生科学的探究方法：实验——观察——讨论——应用——总结2．激发学生的科学热情，
【教学重难点】
教学重点：光谱的形成及特点
教学难点：仪器的使用和光谱的分析
【教学思路】
本节课是继玻尔理论的延续，教学中应使学生感到光谱的产生是玻尔理论的必然结果，并帮助学生通过实验——观察——讨论的方式了解各种光谱的形成、特点及分类，使学生学会分析光谱，从而将光谱分析应用到科学技术中去。

【教学器材】分光镜、小灯泡、酒精灯、食盐、光谱管、感应圈、电源
【教学过程】
◆新课导入
根据玻尔的原子理论，物体发光是原子发生能级跃迁的结果，各种物质的原子结构不同，能级分布也不同，它们跃迁时发射的光的频率也不同，这就是我们看见“七色阳光”的原因。

本节课我们就从“七色阳光”——美丽的彩带出发，认识光谱，并利用光谱分析的方法去探索未知世界。

◆新课展示
一、光谱
实验观察：（引导学生用三棱镜观察太阳光谱）
提出：这种彩色光带就叫光谱。

（引导学生阅读本节第一段：夫琅和费对太阳光谱的研究，并用多媒体展示太阳光谱。

）
讨论：光谱与物质的化学成分有关，并注意其中有些暗线。

（埋下伏笔）
光谱的形成、特点及分类：
（一）发射光谱
发射光谱——物体发光直接产生的光谱实验观察：①观察小灯泡的光谱②酒精灯芯上撒一些食盐粉末,观察钠蒸汽的光谱③使用光谱管观察稀薄气体的光谱
（通过实验和观察了解发射光谱的形成、特点和分类；其中注意使学生学会正确使用分光镜。

）
讨论：发射光谱的特点及分类
1.连续光谱——由连续分布的一切波长的光（一切单色光）组成的光谱。

由炽热的固体、液体及高压气体产生。

2.线状光谱（明线光谱）——由一些不连续的亮线组成的光谱。

通常气压下，炽热的气体（稀薄气体）或金属蒸气产生的光谱，由游离状态的原子的发射而产生的，所以也叫原子光谱。

提出并讨论：每种元素的原子都有一定的明线光谱，每种原子只能发出具有本射特性的某些波长的光，因此，明线光谱的谱线叫做原子的特征谱线。

（二）吸收光谱
实验观察：白光通过钠蒸汽形成的光谱(讨论吸收光谱的形成及其特点：)吸收光谱——高温物体发出白光，通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱。

讨论并指出：各种原子的吸收光谱中的每一条暗线，都跟该种原子的明线光谱中的一条明线相对应。

这表明，低温气体原子吸收的光，恰好就是这种原子在高温时发出的光（特点）因此，吸收光谱中的暗线，也就是原子的特征谱线，只是通常看到的要比明线光谱中少一些。

◆案例分析
案例一：（多媒体展示太阳光谱）
问：太阳光谱中为什么有一些暗线？这说明太阳光谱是什么光谱？
案例二：（多媒体展示）图示装置中S为一小灯泡，L是聚光凸透镜，A为酒精灯，B是分光镜。

若移去酒精灯，并点亮小灯泡，经仔细调节后通过分光镜可观察到光谱；若放上酒精灯，并在酒精灯芯上撒一些食盐粉末，经仔细调节后通过分光镜可观察到光谱；若关掉灯泡后观察到的是光谱。

二、光谱分析及应用
（一）光谱分析
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，这种方法叫光谱分析。

(引导学生讨论光谱分析的原理和方法，并讨论以下两个问题)
1.利用发射光谱能否鉴别物质?
2.利用吸收光谱能否鉴别物质?
体会光谱分析的优点：灵敏而且迅速。

（二）光谱分析在科学技术中的应用
(引导学生阅读课本61页相关内容)
讨论：光谱分析在以下方面的应用
1.分析物质中某种元素的纯度.
2.分析太阳大气层中含有哪些元素.
3.鉴定食品的优劣.
4.鉴定文物.
5.发现新元素.
（通过讨论，使学生认识光谱分析在科学技术应用中的重要应用和简便性。

）
◆反馈练习
1.关于太阳光谱，下列说法中正确的是()
（A）太阳光谱是连续谱（B）太阳光谱是吸收光谱
（C）通过太阳光谱的分析，可以知道太阳大气的组成
（D）通过太阳光谱的分析，可以知道太阳的组成
2.下列哪种光源发出的光形成线状谱()
（A）高压汞弧灯（B）白炽灯
（C）炽热的铁水（D）霓红灯
3.关于特征谱线，下列说法中正确的是()
（A）线状谱中的明线是特征谱线，吸收光谱中的暗线不是特征谱线
（B）线状谱中的明线和吸收光谱的暗线都是特征谱线
（C）同一元素的光谱中明线和暗线都是一一对应的
（D）通常在同一元素的线状谱中看到的谱线比吸收交谱中的要多
4.可用做光谱分析的是（）
（A）连续光谱（B ）明线光谱（C）吸收光谱（D）特征光谱
反馈练习答案：（1）BC （2）AD（3）BCD（4）BCD
◆课堂总结
教学中从实验入手，先观察光谱的特征，继而引导学生讨论光谱的产生，并区别各种光谱的不同，最后引导学生将光谱分析运用到科学技术中去。

教学过程中学生对各种光谱感到新鲜而又惊奇，从而引发了讨论的积极和热烈，这是实验的好处。

不足之处是应该多准备几组实验，让学生以小组为单位进行实验观察，这样既增强了学生的科学探究能力，更使学生感受到科学的神奇，从而提高学习和探究兴趣。