2.2.3.1. Mục tiêu bài học a. Mục tiêu kiến thức :
- Nắm đƣợc cấu tạo, tác dụng của từng bộ phận trong máy quang phổ lăng kính.
- Nắm đƣợc công dụng của máy quang phổ lăng kính.
- Nắm đƣợc thế nào là quang phổ liên tục, quang phổ phát xạ và quang phổ hấp thụ. Đặc điểm chính, nguồn phát và công dụng của từng loại quang phổ này.
b. Mục tiêu kĩ năng :
- Quan sát mô hình máy quang phổ để nêu cấu tạo của nó.
- Quan sát một số quang phổ để rút ra nhận xét.
- Vận dụng lí thuyết giải thích một số hiện tƣợng liên quan.
- Vai trò của quang phổ trong thực tế. 2.2.3.2. Chuẩn bị của Giáo viên và Học sinh:
a. Giáo Viên:
- Tranh vẽ cấu tạo cơ bản của máy quang phổ lăng kính; hình ảnh các các loại quang phổ: quang phổ liên tục, quang phổ phát xạ của hơi Natri và Hidrô, quang phổ hấp thụ của hơi Natri và Hidrô (có thể trình bày bằng Powerpoint).
- Máy quang phổ.
- Thí nghiệm ảo về cách tạo các loại quang phổ.
- Soạn bộ câu hỏi định hƣớng, dẫn dắt, tái hiện, vận dụng… b. Học sinh:
- Ôn tập lại kiến thức về thấu kính, lăng kính, hiện tƣợng tán sắc ánh sáng. 2.2.3.3. Thiết kế phƣơng án xây dựng kiến thức
- Đặt vấn đề: để nghiên cứu thành phần cấu tạo của mặt trời, các vì sao xa xôi, ngƣời ta phải làm thế nào? Từ đó định hƣớng cho học sinh nghiên cứu quang phổ bằng cách hƣớng học sinh nghiên cứu đến ánh sáng phát ra từ các vật thể ở xa.
+ Chúng ta biết với ánh sáng khả kiến do mặt trời phát ra bao gồm vô số các ánh sáng đơn sắc.
+ Muốn phân tích một chùm ánh sáng ta phải có dụng cụ để phân tích, giống nhƣ lăng kính phân tích ánh sáng mặt trời thành một dãi màu biến thiên liên tục từ đỏ đến tím. Chính vì thế con ngƣời đã tìm tòi, phát minh ra máy quang phổ.
+ Từ đó, để nghiên cứu cấu tạo của một vật thể, ta đi nghiên cứu cấu tạo của chùm ánh sáng do nó phát ra.
- Tóm lại, vai trò của máy quang phổ là phân tích cấu tạo của chùm ánh sáng tới gồm bao nhiêu đơn sắc và đặc điểm mỗi đơn sắc này.
- Thông báo cho học sinh cấu tạo của máy quang phổ lăng kính mà con ngƣời đã chế tạo ra. Sau đó, định hƣớng cho học sinh kiến thức đã học về thấu kính, lăng kính để nói rõ vai trò của từng bộ phận trong máy quang phổ.
+ Thấu kính hội tụ L1 trong ống chuẩn trực nhằm tạo ra chùm sáng song song.
+ Lăng kính trong hệ tán sắc tạo ra những chùm tia đơn sắc song song.
+ Thấu kính hội tụ L2 trong buồng tối nhằm hội tụ mỗi chùm đơn sắc song song để tăng cƣờng độ sáng của đơn sắc đó và phân biệt rõ các đơn sắc với nhau.
- Sau khi chiếu ánh sáng của các vật thể phát ra vào máy quang phổ, ngƣời ta thu đƣợc một dãy các vạch màu bao gồm cả vạch tối. Dãy các vạch này gọi là quang phổ.
- Dựa vào đặc điểm của quang phồ, ngƣời ta chia làm ba loại quang phổ cơ bản, đó là: Quang phổ liên tục, quang phổ phát xạ và quang phổ hấp thụ.
- Nếu có điều kiện, lần lƣợt chiếu các ánh sáng vào máy quang phổ để thu đƣợc ba loại quang phổ này và yêu cầu HS chỉ rõ cách nhận dạng các loại quang phổ đó:
+ Quang phổ liên tục là một dãi màu từ đỏ đến tím nối liền nhau một cách liên tục giống quang phổ của ánh sáng mặt trời.
+ Quang phổ phát xạ là một hệ thống những vạch sáng tối riêng lẽ ngăn cách nhau bởi những khoảng tối.
+ Quang phổ hấp thụ là hệ thống gồm những vạch tối riêng lẻ nằm trên quang phổ liên tục.
- Tiếp theo, hƣớng dẫn học sinh tìm hiểu đặc điểm từng loại quang phổ:
+ Quang phổ liên tục chỉ phụ thuộc vào nhiệt độ của các vật phát ra ánh sáng, không phụ thuộc vào cấu tạo của chúng.
+ Quang phổ phát xạ của mỗi nguyên tố hóa học có một quang phổ đặc trƣng về số lƣợng vạch, vị trí vạch và độ sáng tỉ đối giữa các vạch. Lấy ví dụ về quang phổ phát xạ của nguyên tử Hidro, Natri.
+ Quang phổ hấp thụ của mỗi chất có một quang phổ đặc trƣng về số lƣợng vạch tối, vị trí vạch tối trên nền quang phổ liên tục. Lấy ví dụ về quang phổ hấp thụ của nguyên tử Hidro, Natri.
- Sau đó hƣớng dẫn HS tìm hiểu điều kiện để có các loại quang phổ:
+ Quang phổ liên tục: các chất rắn, lỏng hoặc khí ở áp suất lớn khi bị nung nóng đều phát ra quang phổ liên tục.
+ Quang phổ phát xạ: Do chất khí ở áp suất thấp phát ra, khi bị kích thích bằng nhiệt độ hoặc bằng điện.
+ Quang phổ hấp thụ: Khi đặt chất rắn, lỏng, khí trƣớc nguồn phát quang liên tục.
- Để gây hứng thú cho kiến thức bài học, GV có thể nói thêm chi tiết về ứng dụng của từng loại quang phổ.
2.2.3.4. Tiến trình hoạt động dạy học cụ thể:
Hoạt động của GV Hoạt động của HS
Hoạt động 1 : Tìm hiểu cấu tạo và tác dụng của máy quang phổ lăng kính
Dẫn dắt vào vấn đề: mặt trời, các ngôi sao ở rất xa chúng ta, làm thế nào để con ngƣời nghiên cứu thành phần cấu tạo, nhiệt độ của chúng?
Nếu khảo sát các tia sáng do các vật đó phát ra thì ngƣời ta khảo sát cái gì?
Câu 26.1: Điền từ thích hợp vào các câu sau để được một câu đúng:
1. Dụng cụ để phân tích chùm ánh sáng là …… 2 Chiếu chùm tia tới đi qua tiêu điểm chính trước thấu kính hội tụ thì chùm tia ló ………… 3 Chùm tia tới song song với trục chính của thấu kính hội tụ thì chùm tia ló ……… 4. Khi chiếu ánh sáng trắng qua lăng kính thì ánh sáng ló ra khỏi lăng kính là ………
Để khảo sát chùm ánh sáng do mặt trời, các ngôi sao phát ra, ngƣời ta dùng máy quang phổ để phân tích cấu tạo chùm ánh sáng đó.
GV mô tả của cấu tạo máy quang phổ lăng kính và yêu cầu HS nói rõ vai trò của từng bộ phận bằng cách trả lời câu hỏi dƣới đây:
Câu 26.2: Chọn câu trả lời đúng sai:
1. Vai trò của máy quang phổ là tạo ra chùm sáng song song………
2 Máy quang phổ là dụng cụ để phân tích cấu tạo của chùm ánh sáng tới………
3 Cấu tạo của máy quang phổ gồm ba bộ phận là ống chuẩn trực, hệ tán sắc, buồng tối………
HS ôn lại và thảo luận nhóm và đƣa ra phƣơng án: khảo sát các tia sáng do nó phát ra.
1. lăng kính.
2. song song với trục chính.
3. hội tụ tại tiêu điểm ảnh sau thấu kính.
4. một dải ánh sáng biến thiên liên tục từ đó đến tím.
HS thảo luận nhóm, vận dụng phần trả lời của câu 26.1 nói rõ vai trò của từng bộ phận trong máy quang phổ sau khi nghe GV giới thiệu cấu tạo.
Mỗi HS tự trả lời và đƣa ra đáp án:
1. Sai 2. Đúng 3. Đúng
4. Bộ phận chính của máy quang phổ là lăng kính trong hệ tán sắc………
5 Vai trò của lăng kính trong máy quang phổ nhằm tạo tia ló lệch về đáy so với tia tới……… 6. Vai trò của thấu kính hội tụ L1 trong ống chuẩn trực là tạo ra chùm sáng song song …… 7. Thấu kính hội tụ L2 trong buồng tối đóng vai trò tạo ra chùm sáng thật đơn sắc …………. 8. Máy quang phổ là dụng cụ hoạt động dựa trên hiện tượng tán sắc ánh sáng………
GV xác nhận ý kiến đúng, câu sai thì giải thích, chốt lại kiến thức cần nắm ở hoạt động này.
4. Đúng 5. Sai 6. Đúng 7. Đúng 8. Đúng HS nghe và ghi nhớ
Hoạt động 2: Tìm hiểu định nghĩa, nguồn phát, đặc điểm và ứng dụng của quang phổ phát xạ.
GV giới thiệu bằng hình vẽ hoặc qua thí nghiệm về hai loại quang phổ phát xạ rồi yêu cầu HS cho biết hình ảnh quan sát hai quang phổ này.
GV thông báo về đặc điểm và nguồn phát của hai loại quang phổ này.
Kể về ứng dụng.
Từng HS chú ý quan sát và mô tả lại theo yêu cầu của GV.
HS lắng nghe và ghi nhớ.
Hoạt động 3: Tìm hiểu định nghĩa, nguồn phát, đặc điểm và ứng dụng của quang phổ hấp thụ.
GV mô tả thí nghiệm ảo bằng powerpoint và hình ảnh quang phổ hấp thụ hidro và Natri. Yêu cầu HS nhận xét về hình ảnh quan sát đƣợc.
GV thông báo về đặc điểm và nguồn phát, ứng dụng của quang phổ hấp thụ. HS quan sát và đƣa ra nhận xét về hình ảnh quan sát đƣợc về quang phổ hấp thụ. HS lắng nghe và ghi nhớ. Hoạt động 4: Củng cố, ôn tập, vận dụng.
GV lựa chọn thời gian thích hợp chốt lại kiến thức cần nắm trong bài và trả lời câu hỏi TNKQ
Câu 26.3: Điền các từ, cụm từ thích hợp vào chỗ trống để được câu đúng:
1. Cấu tạo của máy quang phổ lăng kính gồm ………
2. Vai trò của thấu kính hội tụ trong ống chuẩn trực là………
3. Lăng kính trong hệ tán sắc có tác dụng ………
4. Thấu kính hội tụ L2 trong buống tối dùng để………
5. Bộ phận chính của máy quang phổ là ………
6. Hình ảnh của máy quang phổ liên tục là………
7. Hình ảnh của quang phổ phát xạ là………
8. Hình ảnh của quang phổ hấp thụ là………
9. Quang phổ liên tục phụ thuộc vào………và không phụ thuộc vào………
10. Quang phổ phát xạ phụ thuộc vào………
Câu 26.4: Máy quang phổ lăng kính là dụng cụ quang học được chế tạo dựa trên:
A. hiện tượng tán sắc và khúc xạ ánh sáng. B. khả năng đâm xuyên của ánh sáng.
C. khả năng đâm xuyên và hiện tượng tán sắc ánh. D. khúc xạ ánh sáng.
Câu 26.5: Máy quang phổ là dụng cụ quang học dùng để:
A. phân tích nhiệt độ của chùm ánh sáng tới.
B. tạo ra các vạch quang phổ cho các bức xạ đơn sắc.
C. phân tích một chùm ánh sáng phức tạp thành các thành phần đơn sắc.
D. tạo ra một chùm sáng song song.
Câu 26.6: Chọn câu sai:
A. Bộ phận chính của máy quang phổ là hệ tán có tác dụng tán sắc chùm sáng tới.
B. Ống chuẩn trực là bộ phận quan trọng nhất có tác dụng tạo chùm song song.
C. Buồng tối là bộ phận thu quang phổ của ánh sáng tới
D. Máy quang phổ lăng kính không phải là dụng cụ duy nhất để phân tích quang phổ của ánh sáng.
Câu 26.7: Quang phổ nào sau đây là quang phổ vạch phát xạ:
A. Quang phổ gồm một dãi màu liên tục từ đỏ đến tím.
B. Những vạch sáng, tối nằm xen kẽ một cách đều đặn.
C. Những vạch tối nằm trên nền của một dãi màu từ đỏ đến tím.
Câu 26.8: Đặc điểm của quang phổ liên tục là:
A. Phụ thuộc vào thành phần các đơn sắc cấu tạo nên nguồn sáng.
B. Phụ thuộc vào nhiệt độ của nguồn sáng
C. Có nhiều vạch tối xen kẻ liên tục trên một dải màu.
D. Một dải màu liên tục do thành phần cấu tạo của nguồn sáng quyết định.
Câu 26.9: Ứng dụng của quang phổ liên tục là:
A. Xác định nhiệt độ của các vật phát sáng.
B. Dùng để nhận biết thành phần của các nguyên tố có trong mẫu vật sáng.
C. Xác định bước sóng của các nguồn sáng.
D. Xác định màu sắc của nguồn sáng.
Câu 26.10: Nguồn nào sau đây phát ra quang phổ liên tục:
A. Chất khí bị nung nóng.
B. Chất rắn, lỏng, khí bị nung nóng ở nhiệt độ cao.
C. Chất rắn, lỏng, khí bị nung nóng ở áp suất cao.
D. Chất rắn có khối lượng riêng lớn bị nung nóng.
Câu 26.11: Phát biểu nào sau đây là không đúng về quang phổ vạch phát xạ:
A. Quang phổ vạch phát xạ là hệ thống các vạch sáng nằm riêng lẻ trên nền tối.
B. Quang phổ vạch phát xạ của các nguyên tố khác nhau thì khác nhau về số lượng vạch màu, màu sắc vạch, vị trí và độ sáng tỉ đối của các vạch quang phổ.
C. Mỗi nguyên tố hóa học ở trạng thái khí hay hơi ở áp suất thấp có một quang phổ đặc trưng.
D. Quang phổ vạch phát xạ là một dải màu gồm các vạch có màu liên tục nằm trên một nền tối.
Câu 26.12: Quang phổ vạch phát xạ được phát ra khi:
A. Nung nóng chất rắn, lỏng hoặc khí.
B. Chất khí hay hơi ở áp suất thấp bị kích thích.
C. Chất khí hay hơi ở áp suất cao bị kích thích.
D. Chiếu vào máy quang phổ ánh sáng mặt trời.
Câu 26.13: Quang phổ vạch phát xạ của hidro gồm 4 vạch màu đặc trưng:
A. Đỏ, cam, vàng, lục. B. Đỏ, lục, lam, chàm.
Câu 26.14: Khi chiếu ánh sáng mặt trời qua máy quang phổ, ta thu được:
A. Quang phổ liên tục. B. Quang phổ vạch phát xạ.
C. Quang phổ hấp thụ. D. Quang phổ đám.
Câu 26.15: Ứng dụng của quang phổ vạch là:
A. Xác định nhiệt độ của vật phát ra quang phổ.
B. Xác định thành phần hóa học cấu tạo nên chất phát ra quang phổ.
C. Xác định khối lượng của chất phát ra quang phổ.
D. Xác định cường độ ánh sáng do ánh sáng mà nó phát ra.
Câu 26.16: Phát biểu nào sau đây là đúng về quang phổ hấp thụ:
A. Gồm những vạch màu riêng lẻ nằm trên một nền tối.
B. Gồm những vạch tối nằm trên một nền sáng.
C. Gồm những vạch tối nằm trên một dải màu liên tục.
D. Gồm những vạch tối cách đều nhau.
Câu 26.17: Ta thu được quang phổ hấp thụ khi:
A. Một đám khí hay hơi ở áp suất thấp được nung nóng ở nhiệt độ cao.
B. Một đám khí hay hơi ở áp suất thấp.
C. Đặt một nguồn phát quang phổ liên tục trước nguồn phát quang phổ hấp thụ.
D. Đặt một đám khí hay hơi ở áp suất thấp trên đường đi của nguồn phát quang phổ liên tục.
Câu 26.18: Khẳng định nào sau đây không đúng:
A. Vị trí vạch tối trong quang phổ hấp thụ của một nguyên tố, trùng với vạch sáng màu trong quang phổ vạch phát xạ của nguyên tố đó.
B. Quang phổ liên tục và quang phổ vạch gọi chung là quang phổ phát xạ vì nó đều phát vạch sáng màu.
C. Quang phổ hấp thụ thực chất là do sự đảo vạch của quang phổ vạch trên nền của quang phổ liên tục.