物理：新人教版选修3-5 18.3氢原子光谱(教案)
[学习资料]高中物理《18.3 氢原子光谱》导学案新人教版选修3-5
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1.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_________的一条重要途径。
(2)氢原子光谱的实验规律满足。
巴耳末公式:
式中R为_______常量，R=1.10×107 m-1,n取整数。
(3)巴耳末公式的意义:以简洁的形式反映了氢原子的_____光谱,即辐射 波长的___ __特征。
4、对原子光谱，下列说法不正确的是( )
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，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．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素
5、关于巴耳末公式 的理 解，正确的是( )
A.此公式只适用于氢原 子 发光 B.公式中的n可以是任意数，故 氢原子发光的波长是任意的
氢原子光谱
18-3氢原子光谱
课型
新课（第1课时）
学习目标
1、了解光谱、连续谱和线状谱等概念；
2、知道氢原子光谱的实验规律；
3、知道经典物理学的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱分立特性；
4、进一步体会物理规律是在接受实践检验的过程中不断地发展和完 善的。
学法
导学案学习
项目
预习
归纳改正
评分
时间
重点
1、各种光谱的概念和产生条件；2、氢原子光谱的实验规律和巴耳末公式的意义
探究二、氢原子光谱的实验规律
1.氢原子的光谱：氢原子光谱是怎样的光谱？它是如何获取的？
2.氢原子光谱的特点：从氢原子光谱图中可以看出氢原子光谱有什么特点？它符合什么规律？能否用公式表示出这个规律？
高二物理选修35第十八章：18.3氢原子光谱导学案
高二物理导教学设计日期 0716编号008 教师李明佛18.3氢原子光谱导教学设计班级姓名学习目标1．认识光谱的定义和分类。
2．认识氢原子光谱的实验规律，知道巴耳末系。
3．认识经典原子理论的困难。
学习重点：氢原子光谱的实验规律学习难点：经典理论的困难学习过程：引入新课表达：粒子散射实验令人们认识到原子拥有核式结构，但电子在核外怎样运动呢？它的能量怎样变化呢？经过这节课的学习我们就来进一步认识有关的实验事实。
新课学习1．光谱（结合课件显现）光谱：早在 17 世纪，牛顿就发现了日光经过三棱镜后的色散现象，并把实验中获取的彩色光带叫做光谱。
光谱是电磁辐射（不论是在可见光地域还是在不能见光地域）的波长成分和强度分布的记录。
有时可是波长成分的记录。
（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。
①连续光谱：叫做连续光谱。
比方：火热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱。
比方白炽灯丝发出的光、烛焰、火热的钢水发出的光都形成连续光谱。
②明线光谱：叫做明线光谱。
叫谱线，各条谱线对应不相同波长的光。
比方：稀少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，因此也叫原子的光谱。
特色谱线：实践证明，原子不相同，发射的明线光谱也不相同，每种原子只能发出拥有自己特色的某些波长的光，因此明线光谱的谱线也叫原子的特色谱线。
（2）吸取光谱：高温物体发出的白光（其中包含连续分布的所有波长的光）经过物质时，某些波长的光被物质吸取后产生的光谱，叫做吸取光谱。
第1页/共5页各种原子的吸取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。
这表示，低温气体原子吸取的光，恰好就是这种原子在高温时发出的光。
因此吸取光谱中的暗谱线，也是原子的特色谱线。
太阳的光谱是吸取光谱。
各种光谱成因知识结构图：（3）光谱解析：这种方法叫做光谱解析。
原子光谱的不连续性反响出原子结构的不连续性，因此光谱解析也能够用于研究原子的结构。
物理新课标人教版(选修3-5)18.3+氢原子光谱+课件(共8张PPT)
• 解析：此公式是巴耳末研究氢光谱在可见 光区的4条谱线中得到的，只适用于氢光 谱的分析，且n只能取大于等于3的整数， 则λ不能取连续值，故氢原子光谱是线状 谱.
• 解析：原子光谱为线状谱，A正确；各种 原子都有自己的特征谱线，故B错，C对 ；对各种原子的特征谱线进行光谱分析可 鉴别物质组成，D正确.
练习 2 ( )
1 1 1 关于巴耳末公式 λ ＝R( 2－ 2)的理解，正确的是 2 n
• 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 用成 • 1．我们知道，用光栅或 棱镜 可以把光按 波长 展开，获得光的波长 ( 频率 ) 成分和 ． 强度 分布的记录，即 光谱 • 2 ．每种原子都有自己的特征谱线，我们 可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分 ，这种方法称为 光谱分析 ．
1 3．巴耳末公式： λ＝ ， 其中 R 是里德
7m－1 1.10 × 10 伯常量，其值 R＝ ，n＝3,4,5……
氢原子光谱的实验装置 • 在充有稀薄氢气的放电管两极间加上 2kV ～ 3kV 的高压，使氢气放电，氢原子在电 场的激发下发光，通过分光镜观察氢原子 的光谱．(实验装置如图所示)
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练习1 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 ．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 答案：ACD
第十八章
原子结构
第3节 氢原子光谱
物理人教选修3-5 18.3 氢原子光谱 导学案
第三节氢原子光谱学案问题导学一、光谱与光谱分析1．什么是光谱？为什么线状谱又叫原子的特征光谱？2．利用白炽灯的光谱，能否检测出灯丝的成分？3．线状谱和连续谱的区别是什么？4．可以用作光谱分析的是哪种光谱？5．吸收光谱是温度很高的光源发出来的白光，通过温度较低的蒸汽或气体后产生的，如让高温光源发出的白光，通过温度较低的钠的蒸汽就能生成钠的吸收光谱。
这个光谱背景是明亮的连续光谱。
而在钠的标识谱线的位置上出现了暗线。
通过大量实验观察总结出一条规律，即每一种元素的吸收光谱里暗线的位置跟它们明线光谱的位置是互相重合的。
也就是每种元素所发射的光的频率跟它所吸收的光频率是相同的。
太阳光谱是一种吸收光谱，在太阳光谱上有许多暗线，有的同学认为这些暗线表示太阳上含有这些元素，有的同学认为这些暗线是因为地球大气中含有的元素，在太阳光穿过地球大气层时吸收了相应的特征谱线而出现的，你认为呢？迁移与应用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．各种原子的发射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线状谱D．甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气形成的是甲物质的吸收光谱各种光谱的特点及成因归纳二、氢原子光谱氢原子光谱是怎样获得的？研究氢原子光谱对于探索原子结构有什么意义？迁移与应用2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巴耳末公式只适用于部分氢光谱的规律，在氢光谱中还有其他线系，从公式可以看出氢光谱是不连续的，由于不同原子有自己的特征谱线，因此此公式不适用于其他原子光谱。
当堂检测1．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不同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2．白光通过棱镜后在屏上会形成按红、橙、黄、绿、蓝、靓、紫排列的连续光谱，下列说法不正确的是（）A．棱镜使光增加了颜色B．白光是由各种颜色的光组成的C．棱镜对各种色光的折射率不同D．看到白光是因为发光物体发出了在可见光区的各种频率的光3．关于光谱，下列说法中正确的是（）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4．计算巴耳末系中波长最长的光子的能量是多少？课后作业1.光产生的光谱是()A．连续光谱B．线状谱C．原子光谱D．吸收光谱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．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化学组成3．关于太阳光谱，下列说法正确的是()A．太阳光谱为连续谱B．太阳光谱为吸收光谱C．研究太阳光谱，可以了解太阳大气层的物质成分D．研究太阳光谱，可以了解地球大气层的物质成分4．下列关于光谱的说法正确的是()A．月光是连续光谱B．日光灯产生的光谱是连续光谱C ．酒精灯中燃烧的钠蒸气所产生的光谱是线状谱D ．白光通过温度较低的钠蒸气，所产生的光谱是线状谱5．下列说法正确的是( )A ．所有氢原子光谱的波长都可由巴耳末公式求出B ．据巴耳末公式可知，只要n 取不同的值，氢原子光谱的谱线可以有无数条C ．巴耳末系是氢原子光谱中的可见光部分D ．氢原子光谱是线状谱的一个例证6．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会有钠的________光谱(填“明线”或“吸收”)。
高中物理新课标版人教版选修3-5精品课件：18.3《氢原子光谱》(PPT课件可以编辑)
光谱，都可以用于光谱分析。
原子光谱嘚不连续性反映出原子结构嘚不连续性，所以光谱分析也可以用于探索原子嘚结构。
三、经典理论嘚困难 卢瑟福原子核式模型正确地指出了原子核嘚存在，很好地解释了α粒子散射实验。但是。经典物理学既无 法解释原子嘚稳定性，又无法解释原子光谱嘚分立特征。
按经典物理学电子绕核旋转，作加速运动，电子将不断向四周辐射电磁波，它嘚能量不断减小，从而将逐渐靠近 原子核，最后落入原子核中。但事实上原子是个稳定嘚系统。
② 明线光谱
A 只含有一些不连续嘚亮线嘚光谱叫做明线光谱。 明线光谱中嘚亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长嘚光。 B 稀薄气体或金属嘚蒸气嘚发射光谱是明线光谱。 C 各种原子嘚发射光谱都是线状谱，说明原子只能发出几种特定频率嘚光。不同原子嘚亮线位置不同，说明不同 原子嘚发光频率是不一样嘚，因此这些亮线称为原子嘚特征谱线。
二、氢原子光谱嘚实验规律
氢原子是最简单嘚原子，其光谱也最简单。
气体放电管：玻璃管中嘚稀薄气体嘚分子在强电场嘚作用下会电离，成为自由移动嘚正负电荷，于是气体变 成导体，导电时会发光。这样嘚装置叫做气体放电管。
1885年，巴耳末对当时已知嘚，在可见光区嘚14条谱线作了分析，发现这些谱线嘚波长可以用一个公式表示： 除了巴耳末系，后来发现嘚氢光谱在红外和紫个光区嘚其它谱线也都满足与巴耳末公式类似嘚关系式。
α粒子散射嘚实验使我们知道原子具有核式结构,但电子在核嘚周围怎样运动?它嘚能量怎样变化?这些还要通 过其他事实认识.
人教版高二物理选修3-5：18.3氢原子光谱教学课件
巴耳末公式:
其中R = 1.10 ×107 m-1叫里德伯常量
除了巴耳末系，后来发现的氢光谱在红外和紫外 光区的其它谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。
三、经典物理的困难
卢瑟福原子核式模型很好地解释了α粒子散射实验，无法解释 原子光谱的分立特性。。 由经典物理学
核外电子绕核运动
周期性变化的电磁场辐射电磁波
表明：吸收光谱也是原子的特征谱线。
原理：利用发射光谱和吸收光谱。 光谱分析法 优点：非常灵敏而且迅速。
作用：鉴别物质和确定它的化学组成。
二.氢原子光谱的实验规律
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
1885年，巴耳末对当时已知的，在可见光 区的4条谱线作了分析，发现这些谱线的波长可 以用一个公式表示：
稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是线状谱。 线状谱是由游离状态的原子发射的，也叫原子光谱。
每种元素都只能发出具有本身特征的某些波长的光。 亮线光谱的谱线也叫原子的特征谱线。
2.吸收光谱
高温物体发出的白光（连续光谱）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发射 光谱中的一条明线相对应。
电子轨道半径连续变小
原子不稳定 辐射电磁波频率连续变化 事实上：原子是稳定的、原子光谱是线状谱。
3、氢原子光谱
1.根据卢瑟福的原子模型，电子在核外做怎样的运动 ？
2.在原子中，电子轨道是怎样的？ 原子内部电子运动会产生光
研究途径：光谱
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。
Algodoo
一、光谱
光谱：用棱镜或者光栅把光按波长分开，得到光的波长（频率） 成分和强度分布的记录
人教版物理选修3-5同步教学课件：18-3氢原子光谱5
例3
巴耳末通过对氢光谱的研究总结出巴耳末公式
1 λ
＝
R(212－n12)(n＝3,4,5，…)，对此，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
(2)经典物理学无法解释原子光谱的分立特征 根据经典电磁理论，电子辐射的电磁波的频率就是它绕核 转动的频率。电子越转能量越小，它离原子核就越来越近，转 得也就越来越快，这个变化是连续的，也就是说，我们应该看 到原子辐射出各种频率(波长)的光，即原子的光谱应该总是连 续的，而实际上我们看到的是分立的线状谱。
(1)巴耳末公式：1λ＝R(212－n12)(n＝3,4,5，…) 式中R叫做里德伯常量，其测量值为R＝1.10×107 m－1。 (2)由巴耳末公式确定的一组谱线称为巴耳末系。除了巴耳 末系，后来发现的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。
3. 经典理论困难 (1)经典物理学无法解释原子的稳定性 按照经典物理学，核外电子在原子核的库仑引力作用下， 以一定的速度绕核转动。电子做变加速运动，它产生的电磁场 就在变化，而变化的电磁场会激发电磁波，即电子不断把自己 绕核转动的能量以电磁波的形式辐射出去。因此电子绕核转动 使系统不稳定，电子会失去能量，轨道半径逐渐变小，最后落 在原子氢原子光谱中的一个线系，不 能确定氢原子光谱中所有光的波长，A错；巴耳末公式只能确 定氢原子光谱的可见光区和部分紫外光区，不能确定其它原子 光谱，B错；巴耳末线系包括可见光区和紫外光区，C错；氢原 子光谱中有可见光、红外线和紫外线，D正确。
高中物理 18.3 氢原子光谱学案 新人教版选修35
3 氢原子光谱[目标定位] 1.了解光谱、连续谱和线状谱等概念.2.知道氢原子光谱的实验规律.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．一、光谱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：由于每种原子都有自己的特征谱线，可以利用它来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法称为光谱分析，它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10－10__g时就可以被检测到．想一想研究分析月亮的光谱，能否知道月球上含有哪些元素？答案不能，月亮不能自己发光，只能反射太阳的光，故其光谱是太阳光谱，研究分析月亮的光谱不能知道月球上含有哪些元素．二、氢原子光谱的实验规律1．研究光谱的意义：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：巴耳末研究发现，氢原子在可见光区的四条谱线的波长能够用一个公式表示即巴耳末公式：1λ＝R(122－1n2)，n＝3，4，5…，式中R叫做里德伯常量，R＝1.10×107 m－1.它确定的这一组谱线称为巴耳末系．式中的n只能取整数，不能连续取值．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，很好的解释了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．想一想原子的核式结构模型与经典的电磁理论的矛盾给予我们怎样的启示？答案尽管经典物理学可以很好地应用于宏观物体，但它不能解释原子世界的现象，预示着原子世界需要一个不同于经典物理学的理论．一、光谱和光谱分析1．光谱分类(1)发射光谱——物体直接发出的光通过分光后产生的光谱．它分为连续谱和明线光谱(线状谱)．①连续谱——由连续分布的一切波长的光组成的光谱．炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续谱，如灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都形成连续谱．②线状谱——只含有一些不连续的亮线的光谱．各种原子的发射光谱(由稀薄气体发出)都是线状谱．每种原子都有自己的特征谱线，不同元素线状谱不同．(2)吸收光谱——高温物体发出的白光通过温度较低的物质时，某些波长的光被该物质吸收后产生的光谱．这种光谱的特点是在连续的背景上有若干条暗线．这些暗线与特征谱线相对应．2．光谱分析(1)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物质的组成成分，这种方法叫做光谱分析．(2)可用于光谱分析的光谱：线状谱和吸收光谱．3．太阳光谱的特点(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)产生原因：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．例1关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是( )A．太阳光谱和白炽灯光谱都是连续谱B．霓虹灯产生的是线状谱C．进行光谱分析时，只能用明线光谱D．同一元素吸收光谱的暗线与线状谱的位置是一一对应的答案BD解析太阳光谱是吸收光谱，可进行光谱分析；白炽灯光产生的是连续谱；霓虹灯管内充有稀薄气体，产生的光谱为线状谱．针对训练1 有关原子光谱下列说法正确的是( )A．原子光谱反映了原子的结构特征B ．氢原子光谱跟其他原子的光谱是不同的C ．太阳光谱是连续的D ．鉴别物质的成分可以采用光谱分析 答案 ABD解析 各原子光谱反映了它们各自的特征，所以A 、B 正确；太阳光谱是吸收光谱，它是不连续的．光谱可以用来鉴别物质的组成．C 错误、D 正确．故正确答案为A 、B 、D. 二、氢原子光谱的实验规律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 (122－1n 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．例2 在氢原子的光谱的紫外区的谱线系中有多条谱线，试利用莱曼系的公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫112－1n 2，n ＝2，3，4，…，计算紫外线的最长波和最短波的波长． 答案 1.21×10－7m 9.10×10－8m 解析 根据莱曼系公式： 1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫112－1n 2，n ＝2，3，4… 可得λ＝1R ⎝ ⎛⎭⎪⎫112－1n 2当n ＝2时波长最长，其值为λ＝1R ⎝ ⎛⎭⎪⎫112－122＝134R ＝134×1.10×107 m ＝1.21×10－7m.当n ＝∞时，波长最短，其值为λ＝1R ⎝ ⎛⎭⎪⎫112－0＝1R ＝11.10×107 m ＝9.10×10－8m.借题发挥 在计算氢原子发出的某一线系的光的波长时，需首先明确为哪一线系，选用相应的公式1λ＝R (1a 2－1n2)，n 的取值只能为整数且大于a .针对训练2 下列关于巴耳末公式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 答案 AC解析 此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的14条谱线中得到的，只适用于氢原子光谱的分析，且n 只能取大于等于3的整数，则λ不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱．光谱和光谱分析1．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 答案 AB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，故上述选项中正确的是A 、B. 2．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 ．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 答案 ACD解析 原子光谱为线状谱，A 正确；各种原子都有自己的特征谱线，故B 错、C 对；据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成，D 正确．氢原子光谱的实验规律3．巴耳末通过对氢光谱的研究总结出巴耳末公式1λ＝R (122－1n 2)，n ＝3，4，5，…对此，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 ．巴耳末依据氢原子光谱的分析总结出巴耳末公式D ．巴耳末公式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 答案 CD解析 巴耳末公式是根据氢原子光谱总结出来的．氢原子光谱的不连续性反映了氢原子发光的分立性，即辐射波长的分立特征，选项C 、D 正确．4．根据巴耳末公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2，计算n ＝3、4、5、6时的波长． 答案 654.45 nm 484.85 nm 432.90 nm 409.09 nm解析 由巴耳末公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2可得 当n ＝3时，1λ1＝1.10×107×⎝ ⎛⎭⎪⎫122－132 m －1＝0.152 8×107 m －1，故λ1＝6.544 5×10－7m ＝654.45 nm 同理：当n ＝4时，λ2＝4.848 5×10－7m ＝484.85 nm 当n ＝5时，λ3＝4.329 0×10－7m ＝432.90 nm 当n ＝6时，λ4＝4.090 9×10－7 m ＝409.09 nm.题组一光谱和光谱分析1．(2014·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．吸收光谱答案 A解析白炽灯发光是由于灯丝在炽热状态下发出的光，是连续谱．2．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不同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答案 C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，选项C正确．3．按经典的电磁理论，关于氢原子光谱的描述应该是( )A．线状谱 B．连续谱C．吸收光谱 D．发射光谱答案 B4．对于光谱，下面的说法中正确的是( )A．大量原子发光的光谱是连续谱，少量原子发光的光谱是线状谱B．线状谱是由不连续的若干波长的光所组成C．太阳光谱是连续谱D．太阳光谱是线状谱答案 B解析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，正确；太阳光在经过太阳大气层时某些光会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收，故太阳光谱是吸收谱，故C、D均错．5．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答案 C解析太阳光谱中的暗线是由于太阳发出的连续光谱通过太阳表面大气层时某些光被吸收造成的，因此，太阳光谱中的暗线是由于太阳表面大气层中存在着相应的元素，故C正确，A、B、D均错误．6．关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是( )A．太阳光谱与白炽灯光谱都是线状谱B．霓虹灯与煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱都是线状谱C．做光谱分析时，可以用线状谱，也可以用吸收光谱D．观察月亮光谱可以完全确定月球的化学成分答案BC解析太阳光谱是吸收光谱，白炽灯光谱是连续谱，选项A错误；月亮本身不发光，不能测定月球的成分，选项D错误．7．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________．答案线状谱不一样特征谱线题组二巴耳末公式的应用8．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答案 B解析氢原子光谱是线状谱，波长是一系列不连续的、分立的特征谱线，并不是只含有一种波长的光，也不是亮度不连续的谱线，B对，A、C错；氢原子光谱是氢原子的特征谱线，只要是氢原子发出的光的光谱就相同，与放电管的放电强弱无关，D错．9．下列对于巴耳末公式的说法正确的是( ) 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 答案 C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． 10．氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为( ) A.59 B.49 C.79 D.29 答案 A解析 由巴耳末公式1λ＝R (122－1n 2)，n ＝3，4，5，…当n ＝∞时，有最小波长λ1，1λ1＝R 122， 当n ＝3时，有最大波长λ2，1λ2＝R (122－132)，得λ1λ2＝59. 题组三 综合应用11．如图18－3－2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( )图18－3－2A ．a 元素B ．b 元素C ．c 元素D ．d 元素 答案 B解析 由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．12．在可见光范围内，氢原子发光的波长最长的两条谱线所对应的波长各是多少？频率各是多少？ 答案 λ1＝6.54×10－7m ，λ2＝4.85×10－7m ；ν1＝4.59×1014 Hz ，ν2＝6.19×1014 Hz解析 利用巴耳末公式计算波长1λ＝R (122－1n2)当n ＝3、4时，氢原子发光所对应的两条谱线波长最长当n ＝3时，1λ1＝1.10×107×(122－132)m －1，解得λ1≈6.54×10－7m当n ＝4时，1λ2＝1.10×107×(122－142)m －1，解得λ2≈4.85×10－7m ，由波速公式c ＝λν 得ν1＝c λ1＝ 3.0×1086.54×10－7 Hz ≈4.59×1014Hzν2＝c λ2＝3.0×1084.85×10－7 Hz ≈6.19×1014Hz.13．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 ＝1.10×107m －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大？n ＝6时，传播频率为多大？ 答案 (1)1.09×10－6m(2)3.0×108m/s 2.75×1014Hz解析 (1)由帕邢系公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫132－1n 2，当n ＝6时，得λ＝1.09×10－6m.(2)帕邢系形成的谱线在红外区域，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 ＝3.0×108 m/s ，由v ＝λT ＝λν，得ν＝v λ＝c λ＝3×1081.09×10－6 Hz ＝2.75×1014Hz.。
18.3氢原子光谱教学设计
18.3氢原子光谱教学设计D
e 为某矿物的线状谱，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
[自主学习]：P54页“科学足迹”内容： （二）、氢原子光谱
【教师讲解】：要进行光谱分析，就要知道各种原子的特征谱线，如何获得不同原子的特征谱线？
[演示实验]：仅以气体放电管做出说明。
玻璃管中稀薄气体的分子在强电场的作用下会电离，成为自由移动的正负电荷，于是气体变成导体，导电时会发光。
这样的装置叫做气体放电管。
教师演示气体放电管导电的情况。
介绍巴耳末公式：
1885年，巴耳末对当时已知的，在可见光区的4条谱线作了分析，发现这些谱线的波长可以用一个公式表示：
,...5,4,3,121122=⎪⎪⎭⎫
⎝⎛-=n n R λ ×7-1
R =1.1010m 其中叫里德伯常量
特点：a 、每一个n 值分别对应一条谱线
b 、n 只能取正整数，不能取连续值，巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分离特征。
除了巴耳末系，后来发现的氢光谱在红外和紫外光区的其它谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。
（三）、经典理论的困难
学生阅读相应文章。
此部分内容为了解性，教师不做
评讲。
学生听讲，观察。
学生听讲，讨论，回答。
学生自主阅读文章，讨论，回答
问题。
新课标人教版3-5选修三18.3《氢原子光谱》精品
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序言
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人教版高中物理选修3-5第18章第3节氢原子光谱(共16张PPT)
二、氢原子光谱
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
1
1 R( 22
1 n2
) n
3, 4,5,...
巴耳末公式 R=1.10107m1 里德伯常量
三、卢瑟福模型的难
卢瑟福原子核式模型无法解释氢原子光谱的规律。 原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾
核外电子绕核运动
辐射电磁波
电子轨道半径连续变小
第三节 氢原子光谱
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
分光镜原理分析
标度管
一、光谱
光谱是用光栅或棱镜可以把光按波长展开， 获得光按波长（或频率）成分和强度分布 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：连续光谱和线状光谱。 （简称连续谱和线状谱）
光谱管
高压电源
各种元素都只能发出具有本身特征的某些波长的光， 线状谱的谱线也叫原子的特征谱线。
2 .吸收光谱
①定义：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。
②实验表明，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 与明线相对应，也是原子的特征谱线。
原子不稳定 辐射电磁波频率连续变化 事实上：原子是稳定的 原子光谱是线状谱
③产生：太阳的光谱是吸收光谱。
氢气的吸收光 谱 氢气
（4）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 结构。
《氢原子光谱》教案
《氢原子光谱》教案教案：氢原子光谱一、教学目标：1.了解氢原子的结构和组成。
2.学习氢原子光谱的特点及其应用。
3.实验掌握氢原子光谱的观察和分析方法。
二、教学内容：1.氢原子的结构和组成。
2.氢原子光谱的特点。
3.氢原子光谱的应用。
4.实验：观察和分析氢原子光谱。
三、教学过程：1.氢原子的结构和组成1.1引入：根据学生已有的知识，引导学生回忆一下原子的基本结构和组成。
1.2讲解：通过简单的示意图，介绍氢原子的结构和组成。
包括原子核、电子轨道、电子能级等概念。
1.3深化：通过问题和例题，让学生进一步理解氢原子的结构和组成。
2.氢原子光谱的特点2.1引入：通过展示氢原子光谱的实验现象，引导学生观察并思考。
2.2讲解：通过讲解氢原子光谱的特点，包括光谱线的离散分布和不连续性，解释光谱线的产生机制。
2.3扩展：通过生活中的例子，让学生理解光谱的应用价值。
3.氢原子光谱的应用3.1引入：通过展示氢原子光谱的应用场景，引导学生思考光谱的应用价值。
3.2讲解：介绍氢原子光谱在天文学、物理学、化学等领域的重要应用，并展示相关实例。
3.3深化：通过问题和讨论，引导学生深入理解氢原子光谱的应用。
4.实验：观察和分析氢原子光谱4.1实验目的：通过观察和分析氢原子光谱，体验氢原子光谱的特点和应用。
4.2实验原理：利用烧瓶中的氢气以及特定的激发光源，激发氢原子产生特定的光谱线。
4.3实验步骤：4.3.1准备实验材料和仪器，包括氢气烧瓶、激发光源等。
4.3.2将氢气注入烧瓶，并加热激发。
4.3.3用光谱仪或光谱仪器观察并记录氢原子光谱线。
4.3.4分析光谱线的位置、强度和特点。
4.4实验总结：通过实验结果的分析，总结氢原子光谱的特点和应用。
四、教学评估：1.设计相关测试题目，让学生对氢原子光谱的相关知识进行回答。
2.对学生在实验中的观察和分析能力进行评估。
3.通过讨论和问答，对学生的掌握情况进行评估。
五、教学资源：1. PowerPoint课件，展示氢原子的结构和组成、氢原子光谱的特点和应用。
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第十八章原子结构
新课标要求
1．内容标准
（1）了解人类探索原子结构的历史以及有关经典实验。
例1 用录像片或计算机模拟，演示α粒子散射实验。
（2）通过对氢原子光谱的分析，了解原子的能级结构。
例2 了解光谱分析在科学技术中的应用。
2．活动建议
观看有关原子结构的科普影片。
新课程学习
18．3 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
★教学体会
思维方法是解决问题的灵魂，是物理教学的根本；亲自实践参与知识的发现过程是培养学生能力的关键，离开了思维方法和实践活动，物理教学就成了无源之水、无本之木。
学生素质的培养就成了镜中花，水中月。