高中物理 第十八章 3氢原子光谱教案 新人教版选修3-5(2篇)

氢原子光谱★新课标要求（一）知识与技能1．了解光谱的定义和分类。

2．了解氢原子光谱的实验规律，知道巴耳末系。

3．了解经典原子理论的困难。

（二）过程与方法通过本节的学习，感受科学发展与进步的坎坷。

（三）情感、态度与价值观培养我们探究科学、认识科学的能力，提高自主学习的意识。

★教学重点氢原子光谱的实验规律★教学难点经典理论的困难★教学方法教师启发、引导，学生讨论、交流。

★教学用具：投影片，多媒体辅助教学设备★课时安排1 课时★教学过程（一）引入新课讲述： 粒子散射实验使人们认识到原子具有核式结构，但电子在核外如何运动呢？它的能量怎样变化呢？通过这节课的学习我们就来进一步了解有关的实验事实。

（二）进行新课1．光谱（结合课件展示）早在17世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的彩色光带叫做光谱。

（如图所示）讲述：光谱是电磁辐射（不论是在可见光区域还是在不可见光区域）的波长成分和强度分布的记录。

有时只是波长成分的记录。

（1）发射光谱物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。

发射光谱可分为两类：连续光谱和明线光谱。

引导学生阅读教材，回答什么是连续光谱和明线光谱？学生回答：连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱。

只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱。

明线光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。

教师讲述：炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱。

例如白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱。

如图所示。

稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱。

明线光谱是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子的光谱。

实践证明，原子不同，发射的明线光谱也不同，每种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光，因此明线光谱的谱线也叫原子的特征谱线。

如图所示。

（2）吸收光谱教师：高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。

各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的原子的发射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。

因此吸收光谱中的暗谱线，也是原子的特征谱线。

太阳的光谱是吸收光谱。

如图所示。

课件展示，氢、钠的光谱、太阳光谱投影各种光谱的特点及成因知识结构图：（3）光谱分析由于每种原子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的化学组成。

这种方法叫做光谱分析。

原子光谱的不连续性反映出原子结构的不连续性，所以光谱分析也可以用于探索原子的结构。

2．氢原子光谱的实验规律教师讲述：氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。

引导学生阅读教材61页有关内容。

（课件展示）3．卢瑟福原子核式模型的困难教师：（讲述）卢瑟福原子核式模型无法解释氢原子光谱的规律。

引导学生阅读教材62页有关内容。

教师总结：按经典理论电子绕核旋转，作加速运动，电子将不断向四周辐射电磁波，它的能量不断减小，从而将逐渐靠近原子核，最后落入原子核中。

轨道及转动频率不断变化，辐射电磁波频率也是连续的，原子光谱应是连续的光谱。

实验表明原子相当稳定，这一结论与实验不符。

实验测得原子光谱是不连续的谱线。

（三）课堂小结教师活动：让学生概括总结本节的内容。

请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。

学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。

点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。

教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。

（四）作业：课本P62第1、3、4题3 氢原子光谱学习目标知识脉络1.了解光谱、连续谱和线状谱等概念．(重点)2.知道氢原子光谱的实验规律．(重点)3.知道经典物理的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱分立特征．(难点)光谱[先填空]1．定义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(频率)和强度分布的记录，即光谱．2．分类(1)线状谱：由一条条的亮线组成的光谱．(2)连续谱：由连在一起的光带组成的光谱．3．特征谱线各种原子的发射光谱都是线状谱，且不同原子的亮线位置不同，故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．(2)优点：灵敏度高．[再判断]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．(×)[后思考]为什么用棱镜可以把各种颜色的光展开？【提示】不同颜色的光在棱镜中的折射率不同，因此经过棱镜后的偏折程度也不同．[合作探讨]太阳光谱是在连续光谱的背景下出现一些不连续的暗线．探讨1：某种元素的原子光谱中的亮线与其吸收光谱中的暗线具有什么关系？【提示】一一对应关系．探讨2：利用太阳光谱能分析得出太阳内部含有哪些元素吗？【提示】不能，只能分析太阳大气层中含有的元素．[核心点击]1．光谱的分类2．太阳光谱(1)太阳光谱的特点：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，分析物质的最低含量达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．1．(多选)对原子光谱，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【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，D对．【答案】AD2．关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是()A．太阳光谱和白炽灯光谱是线状谱B．霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱是线状谱C．进行光谱分析时，可以利用线状谱，也可以利用连续谱D．观察月亮光谱，可以确定月亮的化学组成【解析】太阳光谱是吸收光谱，而月亮反射太阳光，也是吸收光谱，煤气灯火焰中钠蒸气产生的光谱属稀薄气体发光，是线状谱．由于月亮反射太阳光，其光谱无法确定月亮的化学组成．【答案】 B3．太阳光谱中有许多暗线，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元素D．地球表面大气层中存在着相应元素【解析】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，分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，因此，选项C正确，A、B、D错误．【答案】 C(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．氢原子光谱的实验规律、经典理论的困难[先填空]1．氢原子光谱的实验规律(1)光谱研究的意义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)气体发光原理①气体放电：玻璃管中稀薄气体在强电场的作用下会电离，形成自由移动的正负电荷，于是气体变成导体，导电时会发光．②氢光谱：从氢气放电管可以获得氢原子光谱．(3)巴耳末公式①公式：1λ＝R(122－1n2)(n＝3,4,5，…)．②意义：巴耳末公式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．经典理论的困难(1)用经典(电磁)理论在解释原子的稳定性和原子光谱的分立特征时遇到了困难．(2)经典理论可以很好地应用于宏观物体，但不能用来解释原子世界的现象．[再判断]1．氢原子光谱是利用氢气放电管获得的．(√)2．由巴耳末公式可以看出氢原子光谱是线状光谱．(√)3．在巴耳末公式中，n值越大，氢光谱的波长越长．(×)[后思考]1．能否根据巴耳末公式计算出对应的氢光谱的最长波长？【提示】能．氢光谱的最长波长对应着n＝3，代入巴耳末公式便可计算出最长波长．2．根据经典的电磁理论，原子的光谱是怎样的？而实际看到的原子的光谱是怎样的？【提示】根据经典理论，原子可以辐射各种频率的光，即原子的光谱应该总是连续的．实际看到的原子的光谱是分立的线状谱．[合作探讨]探讨1：巴耳末是依据核式结构理论总结出巴耳末公式的吗？【提示】不是．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，不是依据核式结构理论总结出来的．探讨2：根据巴耳末公式可知氢原子发光的波长是分立值，它是人为规定的吗？【提示】不是．巴耳末公式准确反映了氢原子发光的实际波长，其波长的分立值并不是人为规定的．[核心点击]1．氢原子的光谱从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图18-3-1所示．图18-3-12．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⎝⎛⎭⎪⎫122－1n2，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．4．(多选)以下论断中正确的是()A．按经典电磁理论，核外电子受原子核库仑引力，不能静止只能绕核运转，电子绕核加速运转，不断地向外辐射电磁波B．按经典理论，绕核运转的电子不断向外辐射能量，电子将逐渐接近原子核，最后落入原子核内C．按照卢瑟福的核式结构理论，原子核外电子绕核旋转，原子是不稳定的，说明该理论不正确D．经典电磁理论可以很好地应用于宏观物体，但不能用于解释原子世界的现象【解析】卢瑟福的核式结构没有问题，主要问题出在经典电磁理论不能用来解释原子世界的现象．【答案】ABD5．(多选)巴耳末通过对氢光谱的研究总结出巴耳末公式1λ＝R⎝⎛⎭⎪⎫122－1n2(n＝3,4,5…)，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分立性，其波长的分立值并不是人为规定的【解析】由于巴耳末是利用当时已知的在可见光区的4条谱线做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有若干特定频率的光，C、D正确．【答案】CD6．氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的谱线的波长为λ1，其次为λ2，求λ1λ2的值等于多少？【解析】由巴耳末公式可得：1λ1＝R⎝⎛⎭⎪⎫122－132，1λ2＝R⎝⎛⎭⎪⎫122－142，所以λ1λ2＝14－11614－19＝2720.【答案】2720巴耳末公式的两点提醒(1)巴耳末公式反映氢原子发光的规律特征，不能描述其他原子．(2)公式是在对可见光的四条谱线分析时总结出来的，在紫外光区的谱线也适用．。