高中物理 183 氫原子光譜學案 新人教版選修35

1、課時18.3氫原子光譜1.了解光譜的定義和分類。2.了解氫原子光譜的實驗規(guī)律，了解巴耳末系。3.知道經(jīng)典原子理論無法解釋原子的穩(wěn)定性和光譜的分立特性。1.光譜(1)用光柵或者棱鏡可以把各種顏色的光按波長展開，獲得光的波長(頻率)和強度分布的紀錄，這就是光譜。 (2)有些光譜是一條條的亮線，叫作線狀譜;有些光譜是連在一起的光帶，叫作連續(xù)譜。(3)各種原子的發(fā)射光譜都是線狀譜，說明每種原子只能發(fā)出幾種特定頻率的光。不同原子的發(fā)射光譜不同，因此這些亮線稱為原子的特征譜線，可以用它來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分，這種方法叫作光譜分析。2.氫原子光譜(1)氣體放電管：玻璃管中稀薄氣體的分子在強電場作用下

2、會電離，成為自由移動的正負電荷，于是氣體變成導(dǎo)體，導(dǎo)電時會發(fā)光，因此我們可以獲得不同氣體的光譜。(2)巴耳末公式：，式中的n只能取整數(shù)，可見氫原子發(fā)光的波長只能是分立的值。 3.經(jīng)典理論的困難(1)按照經(jīng)典物理學理論，核外電子在庫侖力的作用下繞核做周期性的運動，會激發(fā)電磁波向外輻射能量，那么原子是不穩(wěn)定的，而事實上，原子是個很穩(wěn)定的系統(tǒng)。(2)根據(jù)經(jīng)典物理學理論，電子繞核運動的頻率的變化應(yīng)該是連續(xù)的，即原子的光譜應(yīng)該總是連續(xù)的，而實際上觀察到的原子光譜卻是分立的線狀譜。主題1：光譜情景：牛頓把白光通過三棱鏡后在光屏上形成七色光帶的現(xiàn)象叫作色散現(xiàn)象，這個彩色光帶叫作光譜。光譜是電磁輻射

3、(不論是在可見光區(qū)域還是在不可見光區(qū)域)的波長成分和強度分布的記錄，有時卻只是波長成分的記錄。請閱讀教材中“光譜”標題下的內(nèi)容，回答下面的問題。問題：你知道光譜有哪些種類嗎?主題2：光譜分析情景：太陽離我們十分遙遠，太陽是一個龐大的火球，給我們光和熱。利用望遠鏡，人們能看清楚太陽表面的光斑和黑子。而太陽大氣中的化學成分，單靠望遠鏡是看不出來的。問題：科學家是如何確定太陽大氣中的成分的?主題3：氫原子光譜的實驗規(guī)律情景：請閱讀課本中“氫原子光譜的實驗規(guī)律”的內(nèi)容，思考下列問題。問題：氫原子光譜如何獲得?氫原子光譜有什么實驗規(guī)律?主題4：經(jīng)典理論的困難情景：盧瑟福原子核式模型成功地解釋了粒子散射實

4、驗，能否解釋氫原子光譜的實驗規(guī)律呢?閱讀課本中“經(jīng)典理論的困難”的內(nèi)容，思考下面的問題。問題：經(jīng)典理論在解釋氫原子光譜時遇到了哪些困難?1.(考查原子的發(fā)射光譜)下列關(guān)于光譜的說法正確的是()a.原子發(fā)射的光譜是連續(xù)光譜b.所有原子發(fā)射的光譜都相同c.氫原子光譜是線狀譜d.每一種原子都有自己的特征譜線2.(考查經(jīng)典理論的困難)下列說法正確的是()a.經(jīng)典理論認為，由于電子與原子核之間的庫侖力作用，電子只能繞核轉(zhuǎn)動b.經(jīng)典理論認為，電子周期性運動一定會激發(fā)電磁波c.經(jīng)典理論認為，電子與原子核組成的系統(tǒng)是穩(wěn)定的d.經(jīng)典理論無法解釋氫原子光譜是分立的3.(考查氫原子光譜)有關(guān)氫原子光譜的說法正確的是

5、()a.氫原子的發(fā)射光譜是連續(xù)譜b.氫原子光譜說明氫原子只發(fā)出特定頻率的光c.氫原子光譜說明氫原子輻射波長是分立的d.氫原子光譜只有四條譜線4.(考查光譜分析)下列說法正確的是()a.用連續(xù)譜可以鑒定物質(zhì)的成分b.只能用線狀譜鑒定物質(zhì)的成分c.雖然用光譜可以鑒定物質(zhì)的成分，但靈敏度不高d.我們可以通過對其他星球進行光譜分析來確定其物質(zhì)成分拓展一：光譜1.有關(guān)線狀譜，下列說法正確的是()a.線狀譜間接地反映了原子結(jié)構(gòu)特征b.氫原子光譜跟氧原子光譜是不同的c.太陽光譜是連續(xù)譜d.鑒別物質(zhì)的成分可以采用光譜分析拓展二：氫原子光譜的實驗規(guī)律2.關(guān)于巴耳末公式，下列說法正確的是()a.所有氫原子光譜都遵

6、循這一規(guī)律b.n只能取整數(shù)，不能取分數(shù)c.巴耳末公式能解釋氫原子的光譜是線狀譜d.以上說法都錯誤拓展三：巴耳末公式的應(yīng)用3.氫原子光譜巴耳末系中最小波長與最大波長的比為()a.b.c.d.參考答案知識體系梳理波長波長(頻率)亮線光帶頻率特征譜線電離=r(-)分立電磁波連續(xù)連續(xù)重點難點探究主題1：光譜有兩大類：線狀譜、連續(xù)譜。主題2：由于每種元素的原子都有自己的特征譜線，不同的元素，其特征譜線不同，因此可以根據(jù)光譜來鑒別物質(zhì)和確定其化學組成。這種方法叫作光譜分析。只要將太陽大氣中的譜線與各元素的特征譜線進行比對，很容易就能知道太陽大氣中的化學成分。主題3：玻璃管中稀薄氣體的分子在強電場作用下會電

7、離，成為自由移動的正負電荷，于是氣體變成導(dǎo)體，導(dǎo)電時會發(fā)光。這種裝置就是氣體放電管，利用氫氣放電管可以獲得氫原子光譜。氫原子是最簡單的原子，其光譜也最簡單?？梢姽鈪^(qū)氫原子光譜的實驗規(guī)律滿足巴耳末公式：=r(-)(n=3，4，5，)，式中r=1.10×107 m-1，稱為里德伯常量。該公式是在可見光區(qū)由巴耳末分析發(fā)現(xiàn)的。從巴耳末公式可以看出，由于n的不連續(xù)性，氫原子光譜對應(yīng)的波長是分立的，n取一個值，則對應(yīng)一個波長。主題4：經(jīng)典理論在解釋氫原子光譜時遇到了如下兩個困難。(1)按經(jīng)典理論，電子繞核旋轉(zhuǎn)，做周期性運動，將不斷向四周輻射電磁波，它的能量不斷減小，從而將逐漸靠近原子核，最后落入原子核中，而事實上原子是穩(wěn)定的。(2)由于軌道及轉(zhuǎn)動頻率連續(xù)變化，輻射電磁波的頻率應(yīng)是連續(xù)變化的，原子光譜應(yīng)是連續(xù)的光譜。而實驗測得的原子光譜是不連續(xù)的譜線?；A(chǔ)智能檢測1.cd2.abd3.bc4.bd全新視角拓展1.abd【解析】不同的原子發(fā)出的譜線不相同，每一種原子都有自己的特征譜線，利用光譜分析可以用來鑒別物質(zhì)所含元素，所以a、b、d正確。太陽光譜是吸收光譜，故c不正確。2.bc【解析】由巴耳末公式=r(-)(其中n=3，4，5，)可