光谱、氢原子光谱教案

光谱、氢原子光谱教案

教学目标

1、了解光谱的定义和分类；解氢原子光谱的实验规律,知道巴耳末系。

2、学习运用光普分析的方法来进行原子结构与原子运动的分析。展现连续谱线、线状谱线让学生掌握光谱分析研究的原理。

3、了解经典原子理论的困难。

重点难点

重点：氢原子光谱的实验规律

难点：经典理论的困难

设计思想

本节内容在明确光谱、连续光谱、线状态光谱的概念之后,进一步介绍原子的特征光谱和光谱分析,重点讲述氢光谱的实验规律。原子光谱的事实不能利用核式结构理论解释、必须建立新的原子模型,这是学生进一步深入学习的思想基础。设计时重点针对学生学习中的难点,采用实验、图片、视频等多种媒体让学生有比较直观的体会。教学过程中,要抓住运用光谱分析的方式来认识原子结构这一主导思想,这是人们分析与研究原子的一种思想方法,这种方法不同以往学生的学习方法,同时还需要注意的是,初步引入量子观念：波长是分立的,为学生的进步学习提供思想基础。要让学生在获得相关知识的同时,认识到人们在认识客观事物的过程中,不断形成探索自然的一些新方法,理解科学方法对进行科学探索的作用,并理解探究自然奥秘是一项永远止境的认识活动。

教学资源多媒体课件,光谱管,三棱镜

教学设计

【课堂引入】

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。

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。

【课堂学习】

学习活动一：光谱的几种类型

实验：牛顿三棱镜色散

介绍光谱的概念：用光栅或棱镜把光按波

长展开,获得光的波长（频率）成分和强度分

布的记录。

（1）发射光谱：物体发光直接产生的光谱。

①连续光谱

现象：由连续分布的一切波长的光组成。

特点：整个光谱区域都是亮的。

产生：炽热的固体、液体及高压气体的光谱。

案例：白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水

②线状谱

实验并让学观察线状光谱：

现象：光谱中有一条条的亮线,这些亮线叫做谱线,由一条条谱线组成的光谱叫做线状光谱。

特点：各条谱线对应不同波长（频率）的光,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。

产生：稀薄气体或金属的蒸汽的发射光谱。

案例：由游离状态的原子发射的。

（2）吸收光谱

有条件的学校可以做一下钠蒸气吸收光谱实验,若

条件不具备可以通过视频、动画演示之类的

进行。

观察钠蒸气吸引光谱。

学生观察太阳光吸收光谱。

现象：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。

特点：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（线状光谱）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。

学习活动二：光谱分析的应用

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。

案例：利用太阳光的吸收光谱可以研究太阳高层大气层所含元素。

【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

学习活动三：氢原子光谱

许多情况下光是由原子内部电子运动产生的,所以可以根据光谱来探索原子结构（方法性策略）。

利用氢原子光谱分析氢原子的结构。

呈现氢气放电管获得的氢原子光谱。

1885年,巴耳末对当时已知的,在可见光区的14条谱线进行了分析,发现这些谱线的波长可以用一公式来表示：

λ1=R (22121n

-),其中n = 3、4、5、… （里德伯常量： R = 1.10×107 m －1）

答案 1.21×10－7 m 9.10×10－8

m

学习活动四：经典理论的困难

问题1：卢瑟福的原子核式结构模型的成功之处在哪里？

问题2：经典电磁理论的困难事什么？

问题3：按照经典电磁理论对原子核式结构的分析结果,经典电磁理论包含哪两点基本内容？

问题4：原子中存在电磁场吗？如果存在,根据经典电磁理论它是由谁产生的？怎样变化？为什么？

问题5：根据经典电磁理论,原子核外的电子会向外辐射电磁波即向外辐射能量吗？

问题6：根据经典电磁理论,电子能量减少会导致什么结果？

原子核式结构模型与经典电磁理论的矛盾不仅表明这一模型还不完善,而且又一次预示着,对原子世界需要一个不同于经典物理学的新理论。

【课堂小结】

问题1：光谱如何分类

问题2：为什么光谱分析方法可以用来鉴别物质的组成？

问题3：光谱分析有哪些应用？

问题3：氢原子光谱有哪些特征？

【板书设计】

第3节 光谱 氢原子光谱

光谱：复色光通过棱镜分光后,分解为一系列单色光,而且按照波长长短的顺序排列成一条光带

一、光谱的几种类型

1、发射光谱

（1）连续谱

（2）现状谱

【例2】 在氢原子的光谱的紫外区的谱线系中有多条谱线，试利用赖曼系的公式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．