選修3-5第十八章教學(xué)設(shè)計(jì)2008-6-5

1、第十八章 原子結(jié)構(gòu)物理名言：科學(xué)靠?jī)蓷l腿走路，一是理論，一是實(shí)驗(yàn)。有時(shí)一條腿走在前面，有時(shí)另一條腿走在前面，但只有使用兩條腿，才能前進(jìn)密立根（1868-1953）。美國(guó)物理學(xué)家，因精確測(cè)量電子電荷及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證光電效應(yīng)方程獲得1923年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。霓虹燈發(fā)光物質(zhì)是燈內(nèi)的通電氣體。18.1 電子的發(fā)現(xiàn)三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）了解陰極射線及電子發(fā)現(xiàn)的過(guò)程；（2）知道湯姆孫研究陰極射線發(fā)現(xiàn)電子的實(shí)驗(yàn)及理論推導(dǎo)。2、過(guò)程與方法：培養(yǎng)學(xué)生對(duì)問(wèn)題的分析和解決能力，初步了解原子不是最小不可分割的粒子。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：理解人類對(duì)原子的認(rèn)識(shí)和研究經(jīng)歷了一個(gè)十分漫長(zhǎng)的過(guò)程，這一過(guò)程也是辯證發(fā)展的過(guò)

2、程，根據(jù)事實(shí)建立學(xué)說(shuō)，發(fā)展學(xué)說(shuō)，或是決定學(xué)說(shuō)的取舍，發(fā)現(xiàn)新的事實(shí)，再建立新的學(xué)說(shuō)。人類就是這樣通過(guò)光的行為，經(jīng)過(guò)分析和研究，逐漸認(rèn)識(shí)原子的。教學(xué)重點(diǎn)：陰極射線的研究。教學(xué)難點(diǎn)：湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子的理論推導(dǎo)。教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)演示和啟發(fā)式綜合教學(xué)法。教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備。教學(xué)過(guò)程：第一節(jié) 電子的發(fā)現(xiàn)（一）引入新課 很早以來(lái)，人們一直認(rèn)為構(gòu)成物質(zhì)的最小粒子是原子，原子是一種不可再分割的粒子。這種認(rèn)識(shí)一直統(tǒng)治了人類思想近兩千年。直到19世紀(jì)末，科學(xué)家對(duì)實(shí)驗(yàn)中的陰極射線深入研究時(shí)，發(fā)現(xiàn)了電子，使人類對(duì)微觀世界有了新的認(rèn)識(shí)。電子的發(fā)現(xiàn)是19世紀(jì)末、20世紀(jì)初物理學(xué)三大發(fā)現(xiàn)之一。（二）進(jìn)行新課1、

3、陰極射線 氣體分子在高壓電場(chǎng)下可以發(fā)生電離，使本來(lái)不帶電的空氣分子變成具有等量正、負(fù)電荷的帶電粒子，使不導(dǎo)電的空氣變成導(dǎo)體。問(wèn)題：是什么原因讓空氣分子變成帶電粒子的？帶電粒子從何而來(lái)的？史料：科學(xué)家在研究氣體導(dǎo)電時(shí)發(fā)現(xiàn)了輝光放電現(xiàn)象。1858年德國(guó)物理學(xué)家普呂克爾較早發(fā)現(xiàn)了氣體導(dǎo)電時(shí)的輝光放電現(xiàn)象。德國(guó)物理學(xué)家戈德斯坦研究輝光放電現(xiàn)象時(shí)認(rèn)為這是從陰極發(fā)出的某種射線引起的。所以他把這種未知射線稱之為陰極射線。對(duì)于陰極射線的本質(zhì)，有大量的科學(xué)家作出大量的科學(xué)研究，主要形成了兩種觀點(diǎn)。（1）電磁波說(shuō)：代表人物，赫茲。認(rèn)為這種射線的本質(zhì)是一種電磁波的傳播過(guò)程。（2）粒子說(shuō)：代表人物，湯姆孫。認(rèn)為這種射

4、線的本質(zhì)是一種高速粒子流。思考：你能否設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行陰極射線的研究，能通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)說(shuō)明這種射線是一種電磁波還是一種高速粒子流。 如果出現(xiàn)什么樣的現(xiàn)象就可以認(rèn)為這是一種電磁波，如果出現(xiàn)其他什么樣的現(xiàn)象就可以認(rèn)為這是一種高速粒子流，并能否測(cè)定這是一種什么粒子。2、湯姆孫的研究 英國(guó)物理學(xué)家湯姆孫在研究陰極射線時(shí)發(fā)現(xiàn)了電子。實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，從高壓電場(chǎng)的陰極發(fā)出的陰極射線，穿過(guò)C1C2后沿直線打在熒光屏A上。CC1C2lYA¢S+-+磁場(chǎng)（1）當(dāng)在平行極板上加一如圖所示的電場(chǎng)，發(fā)現(xiàn)陰極射線打在熒光屏上的位置向下偏，則可判定，陰極射線帶有負(fù)電荷。（2）為使陰極射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，則請(qǐng)思考可

5、在平行極板區(qū)域采取什么措施。 在平行極板區(qū)域加一磁場(chǎng)，且磁場(chǎng)方向必須垂直紙面向外。當(dāng)滿足條件： 時(shí)，則陰極射線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)。則：（3）根據(jù)帶電的陰極射線在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)情況可知，其速度偏轉(zhuǎn)角為： xL螢?zāi)籇SSO電場(chǎng)EAy+-emy1y2+v0v又因?yàn)椋?且 則： 根據(jù)已知量，可求出陰極射線的比荷。思考：利用磁場(chǎng)使帶電的陰極射線發(fā)生偏轉(zhuǎn)，能否根據(jù)磁場(chǎng)的特點(diǎn)和帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律來(lái)計(jì)算陰極射線的比荷？ 湯姆孫發(fā)現(xiàn)，用不同材料的陰極和不同的方法做實(shí)驗(yàn)，所得比荷的數(shù)值是相等的。這說(shuō)明，這種粒子是構(gòu)成各種物質(zhì)的共有成分。并由實(shí)驗(yàn)測(cè)得的陰極射線粒子的比荷是氫離子比荷的近兩千倍。若這種粒子的電荷量與氫離

6、子的電荷量機(jī)同，則其質(zhì)量約為氫離子質(zhì)量的近兩千分之一。湯姆孫后續(xù)的實(shí)驗(yàn)粗略測(cè)出了這種粒子的電荷量確實(shí)與氫離子的電荷量差別不大，證明了湯姆孫的猜測(cè)是正確的。湯姆生把新發(fā)現(xiàn)的這種粒子稱之為電子。電子的電荷量 e1.60217733×1019C第一次較為精確測(cè)量出電子電荷量的是美國(guó)物理學(xué)家密立根利用油滴實(shí)驗(yàn)測(cè)量出的。密立根通過(guò)實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn)，電荷具有量子化的特征。即任何電荷只能是e的整數(shù)倍。電子的質(zhì)量 m9.1093897×1031kg課堂例題例題1：一只陰極射線管，左側(cè)不斷有電子射出，若在管的正下方，放一通電直導(dǎo)線AB時(shí)，發(fā)現(xiàn)射線徑跡向下偏，則：（ ）A導(dǎo)線中的電流由A流向BB導(dǎo)線

7、中的電流由B流向AC若要使電子束的徑跡往上偏，可以通過(guò)改變AB中的電流方向來(lái)實(shí)現(xiàn)D電子束的徑跡與AB中的電流方向無(wú)關(guān)AB例題2：有一電子（電荷量為e）經(jīng)電壓為U0的電場(chǎng)加速后，進(jìn)入兩塊間距為d，電壓為U的平行金屬板間，若電子從兩板正中間垂直電場(chǎng)方向射入，且正好能穿過(guò)電場(chǎng)，求：ABU0v0+（1）金屬板AB的長(zhǎng)度（2）電子穿出電場(chǎng)時(shí)的動(dòng)能課后練習(xí)1、一直以來(lái)人們都認(rèn)為_(kāi)是構(gòu)成物質(zhì)的最小粒子，直到1897年物理學(xué)家_發(fā)現(xiàn)了帶_電的_，從此打破了原子不可再分的神話。2、陰極射線帶_電，它實(shí)際上就是_。3、盧瑟福通過(guò)_實(shí)驗(yàn)提出了著名的_模型。4、原子是由帶_電的_和帶_電和_組成的。5、在物理學(xué)發(fā)展史

8、上，有一些定律或規(guī)律的發(fā)現(xiàn)，首先是通過(guò)推理論證建立理論，然后再由實(shí)驗(yàn)加以驗(yàn)證，下列敘述內(nèi)容符合上述情況的是( )A牛頓發(fā)現(xiàn)了萬(wàn)有引力，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后卡文迪許用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)出引力常量的數(shù)值，從而驗(yàn)證了萬(wàn)有引力定律B愛(ài)因斯坦提出了量子理論，后來(lái)普朗克用光電效應(yīng)實(shí)驗(yàn)提出了光子說(shuō)C麥克斯韋提出電磁場(chǎng)理論并預(yù)言電磁波的存在，后來(lái)由赫茲用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了電磁波的存在D湯姆生提出原子的核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)，后來(lái)由盧瑟福用粒子散射實(shí)驗(yàn)給予了驗(yàn)證6、關(guān)于粒子散射實(shí)驗(yàn)，下列說(shuō)法正確的是( )A絕大多數(shù)粒子經(jīng)過(guò)金箔后，發(fā)生了角度不太大的偏轉(zhuǎn) B粒子在接近原子核的過(guò)程中，動(dòng)能減少，電勢(shì)能減少C粒子離開(kāi)原子核的過(guò)程中，動(dòng)能增大，電勢(shì)能

9、也增大 D對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以估算出原子核的大小7、在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)粒子最接近金原子核時(shí)，粒子符合下列的( )A動(dòng)能最小 B電勢(shì)能最小C粒子與金原子核組成的系統(tǒng)能量最小 D所受金原子核的斥力最大8、盧瑟福由粒子散射實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論包括( )A原子中心有一個(gè)很小的核 B原子的全部正電荷和幾乎全部質(zhì)量都集中在原子核內(nèi)C原子中的正電荷均勻分布 D帶負(fù)電的電子在核外空間繞原子核旋轉(zhuǎn)adcb粒子金原子核9、如圖所示為粒子散射實(shí)驗(yàn)中的一些曲線，這些曲線中可能是粒子運(yùn)動(dòng)軌跡的是 ( )AaBbCcDd10、在粒子散射實(shí)驗(yàn)中，并沒(méi)有考慮電子對(duì)粒子偏轉(zhuǎn)角度的影響，這是因?yàn)?( )A電子體積很小，

10、以致粒子碰不到它 B電子質(zhì)量遠(yuǎn)比比粒子小，所以它對(duì)粒子運(yùn)動(dòng)到影響極其微小 C粒子使各個(gè)電子碰撞的效果相互抵消 D電子在核外均勻分布，所以粒子受電子作用的合外力為零11、盧瑟福的a 粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果 ( )A證明了質(zhì)子的存在 B證明了原子核是由質(zhì)子和中子組成的C說(shuō)明原子核的全部正電荷和幾乎全部的質(zhì)量都集中在一個(gè)很小的核上D說(shuō)明原子中存在電子12、在a 粒子散射實(shí)驗(yàn)中，使少數(shù)a 粒子發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)的作用力是( )A原子核對(duì)a 粒子的萬(wàn)有引力 B原子核對(duì)a 粒子的庫(kù)侖力C原子核對(duì)a 粒子的磁場(chǎng)力 D原子核對(duì)a 粒子的核力13、下列關(guān)于原子核結(jié)構(gòu)的說(shuō)法正確的是 ( )A電子的發(fā)現(xiàn)說(shuō)明了原子核內(nèi)部還有

11、復(fù)雜的結(jié)構(gòu)Ba 粒子散射實(shí)驗(yàn)揭示了原子具有核式結(jié)構(gòu)Ca 粒子散射實(shí)驗(yàn)中絕大多數(shù)a 粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)Da 粒子散射實(shí)驗(yàn)中有的a 粒子生了大角度偏轉(zhuǎn)的原因是a 粒子與原子核發(fā)生碰撞所致14、氫原子核外電子的電荷量為e，它繞核運(yùn)動(dòng)的最小軌道半徑為r，求電子繞核做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和電子所以軌道處的場(chǎng)強(qiáng)大小。1、原子，湯姆生，負(fù)，電子 2、負(fù)，電子 3、粒子散射實(shí)驗(yàn)，原子核式結(jié)構(gòu) 4、正，原子核，負(fù)，電子 5、AC 6、AD 7、AD 8、ABD 9、BD 10、B 11、C 12、B 13、B 14、，18.2 原子的核式結(jié)構(gòu)模型三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）了解原子結(jié)構(gòu)模型建立的歷史過(guò)程及各

12、種模型建立的依據(jù)；（2）知道粒子散射實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)方法和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，及原子核式結(jié)構(gòu)模型的主要內(nèi)容。2、過(guò)程與方法（1）通過(guò)對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)結(jié)果的討論與交流，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)現(xiàn)象的分析中歸納中得出結(jié)論的邏輯推理能力；（2）通過(guò)核式結(jié)構(gòu)模型的建立，體會(huì)建立模型研究物理問(wèn)題的方法，理解物理模型的演化及其在物理學(xué)發(fā)展過(guò)程中的作用；（3）了解研究微觀現(xiàn)象。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀（1）通過(guò)對(duì)原子模型演變的歷史的學(xué)習(xí)，感受科學(xué)家們細(xì)致、敏銳的科學(xué)態(tài)度和不畏權(quán)威、尊重事實(shí)、尊重科學(xué)的科學(xué)精神；（2）通過(guò)對(duì)原子結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)的不斷深入，使學(xué)生認(rèn)識(shí)到人類對(duì)微觀世界的認(rèn)識(shí)是不斷擴(kuò)大和加深的，領(lǐng)悟和感受科學(xué)研究方法的正確使用對(duì)科學(xué)發(fā)展

13、的重要意義。教學(xué)重點(diǎn)：（1）引導(dǎo)學(xué)生自主思考討論在于對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析從而否定葡萄干布丁模型，得出原子的核式結(jié)構(gòu)；（2）在教學(xué)中滲透和讓學(xué)生體會(huì)物理學(xué)研究方法，滲透三個(gè)物理學(xué)方法：模型方法，黑箱方法和微觀粒子的碰撞方法。教學(xué)難點(diǎn)：引導(dǎo)學(xué)生小組自主思考討論在于對(duì)粒子散射實(shí)驗(yàn)的結(jié)果分析從而否定葡萄干布丁模型，得出原子的核式結(jié)構(gòu)教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備。教學(xué)過(guò)程：第二節(jié) 原子的核式結(jié)構(gòu)模型（一）引入新課 湯姆生發(fā)現(xiàn)電子，根據(jù)原子呈電中性，提出了原子的葡萄干布丁模型。用動(dòng)畫展示原子葡萄干布丁模型。（二）進(jìn)行新課1、粒子散射實(shí)驗(yàn)原理、裝置（1）

14、粒子散射實(shí)驗(yàn)原理：?jiǎn)栴}：湯姆生提出的葡萄干布丁原子模型是否對(duì)呢？ 原子的結(jié)構(gòu)非常緊密，用一般的方法是無(wú)法探測(cè)它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的，要認(rèn)識(shí)原子的結(jié)構(gòu)，需要用高速粒子對(duì)它進(jìn)行轟擊。而粒子具有足夠的能量，可以接近原子中心。它還可以使熒光屏物質(zhì)發(fā)光。如果粒子與其他粒子發(fā)生相互作用，改變了運(yùn)動(dòng)方向，熒光屏就能夠顯示出它的方向變化。研究高速的粒子穿過(guò)原子的散射情況，是研究原子結(jié)構(gòu)的有效手段。指出：研究原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)要用到的方法：黑箱法、微觀粒子碰撞方法。（2）粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置 粒子散射實(shí)驗(yàn)的裝置，主要由放射源、金箔、熒光屏、望遠(yuǎn)鏡和轉(zhuǎn)動(dòng)圓盤幾部分組成。粒子散射實(shí)驗(yàn)在課堂上無(wú)法直接演示，希望借助多媒體系統(tǒng)，利用動(dòng)畫

15、向?qū)W生模擬實(shí)驗(yàn)的裝置、過(guò)程和現(xiàn)象，使學(xué)生獲得直觀的切身體驗(yàn)，留下深刻的印象。通過(guò)多媒體重點(diǎn)指出，熒光屏和望遠(yuǎn)鏡能夠圍繞金箔在一個(gè)圓周上運(yùn)動(dòng)，從而可以觀察到穿透金箔后偏轉(zhuǎn)角度不同的粒子。并且要讓學(xué)生了解，這種觀察是非常艱苦細(xì)致的工作，所用的時(shí)間也是相當(dāng)長(zhǎng)的。動(dòng)畫展示粒子散射實(shí)驗(yàn)裝置動(dòng)畫展示實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)顯微鏡觀察到的現(xiàn)象。（3）實(shí)驗(yàn)的觀察結(jié)果明確：入射的粒子分為三部分。大部分沿原來(lái)的方向前進(jìn)，少數(shù)發(fā)生了較大偏轉(zhuǎn)，極少數(shù)發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)。2、原子的核式結(jié)構(gòu)的提出 三個(gè)問(wèn)題：用湯姆生的葡萄干布丁模型能否解釋粒子大角度散射？請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)以下三方面去考慮：（1）粒子出現(xiàn)大角度散射有沒(méi)有可能是與電子碰撞后造成

16、的？（2）按照葡萄干布丁模型，粒子在原子附近或穿越原子內(nèi)部后有沒(méi)有可能發(fā)生大角度偏轉(zhuǎn)？（3）你認(rèn)為原子中的正電荷應(yīng)如何分布，才有可能造成粒子的大角度偏轉(zhuǎn)？為什么？小結(jié)： 對(duì)于問(wèn)題1、2：按照葡萄干布丁模型，碰撞前后，質(zhì)量大的粒子速度幾乎不變。只可能是電子的速度發(fā)生大的改變，因此不可能出現(xiàn)反彈的現(xiàn)象，即使是非對(duì)心碰撞，也不會(huì)有大角散射。對(duì)于粒子在原子附近時(shí)由于原子呈中性，與粒子之間沒(méi)有或很小的庫(kù)侖力的作用，正電荷在原子內(nèi)部均勻的分布，粒子穿過(guò)原子時(shí)，由于原子兩側(cè)正電荷將對(duì)它的斥力有相當(dāng)大一部分互相抵消，使粒子偏轉(zhuǎn)的力不會(huì)很大所以粒子大角度散射說(shuō)明葡萄干布丁模型不符合原子結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況。 對(duì)于問(wèn)題

17、3：討論、推理、分析得到盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型。小結(jié)：實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)極少數(shù)粒子發(fā)生了大角度偏轉(zhuǎn)，甚至反彈回來(lái)，表明這些粒子在原子中某個(gè)地方受到了質(zhì)量、電量均比它本身大得多的物體的作用，可見(jiàn)原子中的正電荷、質(zhì)量應(yīng)都集中在一個(gè)中心上。 絕大多數(shù)粒子不偏移原子內(nèi)部絕大部分是“空”的。 少數(shù)粒子發(fā)生較大偏轉(zhuǎn)原子內(nèi)部有“核”存在。 極少數(shù)粒子被彈回表明：作用力很大；質(zhì)量很大；電量集中。點(diǎn)評(píng)：教師進(jìn)行科學(xué)研究方法教育：模型法 （實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象）（分析推理）（構(gòu)造模型） （通過(guò)湯姆生的原子結(jié)構(gòu)模型到盧瑟福的原子的核式結(jié)構(gòu)模型的建立，既滲透科學(xué)探究的因素教學(xué)，又進(jìn)行了模型法的教學(xué)，并將盧瑟福的原子的核式結(jié)構(gòu)模型與行星結(jié)構(gòu)

18、相類比，指出大自然的和諧統(tǒng)一的美，滲透哲學(xué)教育。通過(guò)學(xué)生對(duì)這三個(gè)問(wèn)題的討論與交流，順理成章地否定了葡萄干布丁模型，并開(kāi)始建立新的模型。希望這一部分由學(xué)生自己完成，教師總結(jié)，總結(jié)時(shí)，突出湯姆生原子模型與粒子散射實(shí)驗(yàn)之間的矛盾，可以將粒子分別穿過(guò)葡萄干布丁模型和核式結(jié)構(gòu)模型的不同現(xiàn)象用動(dòng)畫模擬，形成強(qiáng)烈的對(duì)比，突破難點(diǎn)）得到盧瑟福的原子的核式結(jié)構(gòu)模型后再展示立體動(dòng)畫粒子散射模型，使學(xué)生有更清晰的直觀形象、生動(dòng)的認(rèn)識(shí)。3、原子核的電荷與大小 關(guān)于原子的大小應(yīng)該讓學(xué)生有個(gè)數(shù)量級(jí)的概念，即原子的半徑在10-10m左右，原子核的大小在10-1510-14m左右，原子核的半徑只相當(dāng)于原子半徑的萬(wàn)分之一，體積

19、只相當(dāng)于原子體積的萬(wàn)億分之一。為了加深學(xué)生的印象，可舉一些較形象的比喻或按比例畫些示意圖，同時(shí)通過(guò)表格展示，對(duì)比。半 徑 大 小 （數(shù)量級(jí)）類 比原子10-10m足球場(chǎng)原子核10-15m10-14m一枚硬幣附1：教學(xué)主線設(shè)計(jì)18.3 氫原子光譜三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）了解光譜的定義和分類；（2）了解氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，知道巴耳末系；（3）了解經(jīng)典原子理論的困難。2、過(guò)程與方法：通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，感受科學(xué)發(fā)展與進(jìn)步的坎坷。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：培養(yǎng)我們探究科學(xué)、認(rèn)識(shí)科學(xué)的能力，提高自主學(xué)習(xí)的意識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)：氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。教學(xué)難點(diǎn)：經(jīng)典理論的困難。教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討

20、論、交流。教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備。教學(xué)過(guò)程：第三節(jié) 氫原子光譜（一）引入新課 粒子散射實(shí)驗(yàn)使人們認(rèn)識(shí)到原子具有核式結(jié)構(gòu)，但電子在核外如何運(yùn)動(dòng)呢？它的能量怎樣變化呢？通過(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)我們就來(lái)進(jìn)一步了解有關(guān)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)。（二）進(jìn)行新課1、光譜（結(jié)合課件展示） 早在17世紀(jì)，牛頓就發(fā)現(xiàn)了日光通過(guò)三棱鏡后的色散現(xiàn)象，并把實(shí)驗(yàn)中得到的彩色光帶叫做光譜。（如圖所示） 光譜是電磁輻射（不論是在可見(jiàn)光區(qū)域還是在不可見(jiàn)光區(qū)域）的波長(zhǎng)成分和強(qiáng)度分布的記錄。有時(shí)只是波長(zhǎng)成分的記錄。（1）發(fā)射光譜 物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜叫做發(fā)射光譜。 發(fā)射光譜可分為兩類：連續(xù)光譜和明線光譜。問(wèn)題：什么是連續(xù)光譜和明線光譜

21、？（連續(xù)分布的包含有從紅光到紫光各種色光的光譜叫做連續(xù)光譜。只含有一些不連續(xù)的亮線的光譜叫做明線光譜。明線光譜中的亮線叫譜線，各條譜線對(duì)應(yīng)不同波長(zhǎng)的光） 熾熱的固體、液體和高壓氣體的發(fā)射光譜是連續(xù)光譜。例如白熾燈絲發(fā)出的光、燭焰、熾熱的鋼水發(fā)出的光都形成連續(xù)光譜。如圖所示。 稀薄氣體或金屬的蒸氣的發(fā)射光譜是明線光譜。明線光譜是由游離狀態(tài)的原子發(fā)射的，所以也叫原子的光譜。實(shí)踐證明，原子不同，發(fā)射的明線光譜也不同，每種原子只能發(fā)出具有本身特征的某些波長(zhǎng)的光，因此明線光譜的譜線也叫原子的特征譜線。如圖所示。（2）吸收光譜 高溫物體發(fā)出的白光（其中包含連續(xù)分布的一切波長(zhǎng)的光）通過(guò)物質(zhì)時(shí)，某些波長(zhǎng)的光被

22、物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜，叫做吸收光譜。各種原子的吸收光譜中的每一條暗線都跟該種原子的原子的發(fā)射光譜中的一條明線相對(duì)應(yīng)。這表明，低溫氣體原子吸收的光，恰好就是這種原子在高溫時(shí)發(fā)出的光。因此吸收光譜中的暗譜線，也是原子的特征譜線。太陽(yáng)的光譜是吸收光譜。如圖所示。 課件展示：氫、鈉的光譜、太陽(yáng)光譜： 投影各種光譜的特點(diǎn)及成因知識(shí)結(jié)構(gòu)圖：（3）光譜分析 由于每種原子都有自己的特征譜線，因此可以根據(jù)光譜來(lái)鑒別物質(zhì)和確定的化學(xué)組成。這種方法叫做光譜分析。原子光譜的不連續(xù)性反映出原子結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性，所以光譜分析也可以用于探索原子的結(jié)構(gòu)。2、氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 氫原子是最簡(jiǎn)單的原子，其光譜也最簡(jiǎn)單。（課件展示

23、）3、 盧瑟福原子核式模型的困難 盧瑟福原子核式模型無(wú)法解釋氫原子光譜的規(guī)律?？偨Y(jié)：按經(jīng)典理論電子繞核旋轉(zhuǎn)，作加速運(yùn)動(dòng)，電子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。軌道及轉(zhuǎn)動(dòng)頻率不斷變化，輻射電磁波頻率也是連續(xù)的， 原子光譜應(yīng)是連續(xù)的光譜。實(shí)驗(yàn)表明原子相當(dāng)穩(wěn)定，這一結(jié)論與實(shí)驗(yàn)不符。實(shí)驗(yàn)測(cè)得原子光譜是不連續(xù)的譜線。課后練習(xí)1、有些光譜是一條條的亮線，這樣的亮線叫_，這樣的光譜叫_。有的光譜看起來(lái)是連續(xù)在一起的光帶，這樣的光譜叫_。2、盧瑟福的核式結(jié)構(gòu)模型正確地指出了_的存在，很好的解釋了_，但是經(jīng)典的物理學(xué)既無(wú)法解釋原子的_，又無(wú)法解釋原子光譜的_特征。

24、3、光譜的類型主要有_和_。4不同原子發(fā)出的光譜都不同，這樣的光譜也叫_。5、利用光譜分析可以_。6、在酒精燈的酒精中溶解些食鹽，燈焰會(huì)發(fā)出明亮的黃光，用攝譜儀拍攝下來(lái)的光譜中就會(huì)有鈉的_（填“明線”或“暗線”）光譜。用攝譜儀拍攝太陽(yáng)光，可以分析太陽(yáng)大氣的成份，就是利用太陽(yáng)光的_（填“明線”或“暗線”）光譜。7、利用白熾燈、蠟燭、霓虹燈、在酒精燈火焰中燃燒鈉鹽所產(chǎn)生的光譜中，能產(chǎn)生連續(xù)光譜的有_，能產(chǎn)生明線光譜的有_。8、下列氫原子的線系中波長(zhǎng)最短波進(jìn)行比較，其值最小的是 ( )A巴耳末系 B萊曼系 C帕邢系 D布喇開(kāi)系 9、關(guān)于光譜和光譜分析的下列說(shuō)法正確的是 ( )A日光燈產(chǎn)生的光譜是連續(xù)

25、光譜 B太陽(yáng)光譜中的暗線說(shuō)明太陽(yáng)上缺少與這些暗線相對(duì)應(yīng)的元素C我們能通過(guò)光譜分析鑒別月球的物質(zhì)成份 D連續(xù)光譜是不能用來(lái)作光譜分析的10、下列關(guān)于光譜的說(shuō)法正確的是 ( )A熾熱固體、液體和高壓氣體發(fā)出的光譜是連續(xù)光譜B各種原子的線狀譜中的明線和它的吸引譜中的暗線必定一一對(duì)應(yīng)C氣體發(fā)出的光只能產(chǎn)生線狀光譜D甲物質(zhì)發(fā)出的白光通過(guò)低溫的乙物質(zhì)蒸氣可得到甲物質(zhì)的吸收光譜11、計(jì)算氫原子光譜中萊曼系的最長(zhǎng)波和最短波的波長(zhǎng)。12、寫出氫原子光譜中各個(gè)線系的表示公式。13、試根據(jù)原子核式結(jié)構(gòu)，解釋氫原子光譜。1、譜線，線狀譜，連續(xù)譜 2、原子核，粒子散射實(shí)驗(yàn)，穩(wěn)定性，分立 3、發(fā)射光譜，吸收光譜 4、特征

26、譜線 5、鑒別物質(zhì)及其組成 6、明線，暗線 7、白熾燈、蠟燭，霓虹燈、燃燒鈉鹽 8、B 9、D 10、A 11、1.21×10-7m，9.1×10-8m 12、略 13、盧瑟福的原子核式結(jié)構(gòu)模型仍然保留著經(jīng)典粒子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，從而無(wú)法解釋原子的穩(wěn)定性，所以它不能夠 用來(lái)解釋氫原子光譜 18.4 玻爾的原子模型三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）了解玻爾原子理論的主要內(nèi)容；（2）了解能級(jí)、能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)的概念。2、過(guò)程與方法：通過(guò)玻爾理論的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步了解氫光譜的產(chǎn)生。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：培養(yǎng)我們對(duì)科學(xué)的探究精神，養(yǎng)成獨(dú)立自主、勇于創(chuàng)新的精神。教學(xué)重點(diǎn)：玻爾原子理論

27、的基本假設(shè)。教學(xué)難點(diǎn)：玻爾理論對(duì)氫光譜的解釋。教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。教學(xué)用具：教學(xué)過(guò)程：第四節(jié) 玻爾的原子模型（一）引入新課提問(wèn)：（1）粒子散射實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)象是什么？（2）原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)的內(nèi)容是什么？（3）盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)與經(jīng)典電磁理論的矛盾？電子繞核運(yùn)動(dòng)（有加速度）輻射電磁波 頻率等于繞核運(yùn)行的頻率能量減少、軌道半徑減少 頻率變化電子沿螺旋線軌道落入原子核 原子光譜應(yīng)為連續(xù)光譜 （矛盾：實(shí)際上是不連續(xù)的亮線）原子是不穩(wěn)定的 （矛盾：實(shí)際上原子是穩(wěn)定的） 為了解決上述矛盾，丹麥物理學(xué)家玻爾，在1913年提出了自己的原子結(jié)構(gòu)假說(shuō)。（二）進(jìn)行新課1、玻爾的原子理論（1）能級(jí)

28、（定態(tài)）假設(shè)：原子只能處于一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)中，在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的，電子雖然繞核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量。這些狀態(tài)叫定態(tài)。（本假設(shè)是針對(duì)原子穩(wěn)定性提出的）（2）躍遷假設(shè)：原子從一種定態(tài)（設(shè)能量為En）躍遷到另一種定態(tài)（設(shè)能量為Em）時(shí)，它輻射（或吸收）一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定，即（h為普朗克恒量）（本假設(shè)針對(duì)線狀譜提出）（3）軌道量子化假設(shè)：原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)。原子的定態(tài)是不連續(xù)的，因此電子的可能軌道的分布也是不連續(xù)的。（針對(duì)原子核式模型提出，是能級(jí)假設(shè)的補(bǔ)充）2、玻爾根據(jù)經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計(jì)算出氫原子的電子的各條可能

29、軌道半徑和電子在各條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量（包括動(dòng)能和勢(shì)能）公式：軌道半徑： n=1，2，3能 量： n=1，2，3式中r1、E1、分別代表第一條（即離核最近的）可能軌道的半徑和電子在這條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量，rn、En 分別代表第n條可能軌道的半徑和電子在第n條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量，n是正整數(shù)，叫量子數(shù)。3、氫原子的能級(jí)圖從玻爾的基本假設(shè)出發(fā)，運(yùn)用經(jīng)典電磁學(xué)和經(jīng)典力學(xué)的理論，可以計(jì)算氫原子中電子的可能軌道半徑和相應(yīng)的能量。（1）氫原子的大?。簹湓拥碾娮拥母鳁l可能軌道的半徑rn ：rn=n2r1，r1代表第一條（離核最近的一條）可能軌道的半徑 r1=0.53×10-10 m例如：n=2，

30、r2=2.12×10-10 m（2）氫原子的能級(jí)： 原子在各個(gè)定態(tài)時(shí)的能量值En稱為原子的能級(jí)。它對(duì)應(yīng)電子在各條可能軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量En（包括動(dòng)能和勢(shì)能） En=E1/n2 n=1，2，3，······E1代表電子在第一條可能軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量，E1=-13.6eV 注意：計(jì)算能量時(shí)取離核無(wú)限遠(yuǎn)處的電勢(shì)能為零，電子帶負(fù)電，在正電荷的場(chǎng)中為負(fù)值，電子的動(dòng)能為電勢(shì)能絕對(duì)值的一半，總能量為負(fù)值。例如：n=2，E2=-3.4eV， n=3，E3=-1.51eV， n=4，E4=-0.85eV，氫原子的能級(jí)圖如圖所示：4、玻爾理論對(duì)

31、氫光譜的解釋（1）基態(tài)和激發(fā)態(tài)基態(tài)：在正常狀態(tài)下，原子處于最低能級(jí)，這時(shí)電子在離核最近的軌道上運(yùn)動(dòng)，這種定態(tài)，叫基態(tài)。激發(fā)態(tài)：原子處于較高能級(jí)時(shí)，電子在離核較遠(yuǎn)的軌道上運(yùn)動(dòng)，這種定態(tài)，叫激發(fā)態(tài)。（2）原子發(fā)光：原子從基態(tài)向激發(fā)態(tài)躍遷的過(guò)程是吸收能量的過(guò)程。原子從較高的激發(fā)態(tài)向較低的激發(fā)態(tài)或基態(tài)躍遷的過(guò)程，是輻射能量的過(guò)程，這個(gè)能量以光子的形式輻射出去，吸收或輻射的能量恰等于發(fā)生躍遷的兩能級(jí)之差。說(shuō)明：氫原子中只有一個(gè)核外電子，這個(gè)電子在某個(gè)時(shí)刻只能在某個(gè)可能軌道上，或者說(shuō)在某個(gè)時(shí)間內(nèi)，由某軌道躍遷到另一軌道可能情況只有一種?？墒?，通常容器盛有的氫氣，總是千千萬(wàn)萬(wàn)個(gè)原子在一起，這些原子核外電子躍

32、遷時(shí)，就會(huì)有各種情況出現(xiàn)了。但是這些躍遷不外乎是能級(jí)圖中表示出來(lái)的那些情況。（1）夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)的歷史背景及意義 1911年，盧瑟福根據(jù)粒子散射實(shí)驗(yàn)，提出了原子核式結(jié)構(gòu)模型。1913年，玻爾將普朗克量子假說(shuō)運(yùn)用到原子核式結(jié)構(gòu)模型，建立了與經(jīng)典理論相違背的兩個(gè)重要概念：原子定態(tài)能級(jí)和能級(jí)躍遷概念。電子在能級(jí)之間躍遷時(shí)伴隨電磁波的吸收和發(fā)射，電磁波頻率的大小取決于原子所處兩定態(tài)能級(jí)間的能量差。隨著英國(guó)物理學(xué)家埃萬(wàn)斯對(duì)光譜的研究，玻爾理論被確立。但是任何重要的物理規(guī)律都必須得到至少兩種獨(dú)立的實(shí)驗(yàn)方法的驗(yàn)證。隨后，在1914年，德國(guó)科學(xué)家夫蘭克和他的助手赫茲采用電子與稀薄氣體中原子碰撞的方法（與光譜研

33、究相獨(dú)立），簡(jiǎn)單而巧妙地直接證實(shí)了原子能級(jí)的存在，從而為玻爾原子理論提供了有力的證據(jù)。 1925年，由于他二人的卓越貢獻(xiàn)，他們獲得了當(dāng)年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)（1926年于德國(guó)洛丁根補(bǔ)發(fā)）。夫蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)至今仍是探索原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的主要手段之一。所以，在近代物理實(shí)驗(yàn)中，仍把它作為傳統(tǒng)的經(jīng)典實(shí)驗(yàn)。（2）夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)的理論基礎(chǔ)根據(jù)玻爾的原子理論，原子只能處于一系列不連續(xù)的穩(wěn)定狀態(tài)之中，其中每一種狀態(tài)相應(yīng)于一定的能量值En（n=1，2，3），這些能量值稱為能級(jí)。最低能級(jí)所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)稱為基態(tài)，其它高能級(jí)所對(duì)應(yīng)的態(tài)稱為激發(fā)態(tài)。當(dāng)原子從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)過(guò)渡到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)就會(huì)吸收或輻射一定頻率的電磁波，頻率大小

34、決定于原子所處兩定態(tài)能級(jí)間的能量差。 （h為普朗克恒量）本實(shí)驗(yàn)中是利用一定能量的電子與原子碰撞交換能量而實(shí)現(xiàn)，并滿足能量選擇定則： （V為激發(fā)電位）夫蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)玻璃容器充以需測(cè)量的氣體，本實(shí)驗(yàn)用的是汞。電子由陰級(jí)K發(fā)出，K與柵極G之間有加速電場(chǎng)，G與接收極A之間有減速電場(chǎng)。當(dāng)電子在KG空間經(jīng)過(guò)加速、碰撞后，進(jìn)入KG空間時(shí)，能量足以沖過(guò)減速電場(chǎng)，就成為電流計(jì)的電流。（3）實(shí)驗(yàn)原理 改進(jìn)的夫蘭克-赫茲管的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示。電子由陰極K發(fā)出，陰極K和第一柵極G1之間的加速電壓VG1K及與第二柵極G2之間的加速電壓VG2K使電子加速。在板極A和第二柵極G2之間可設(shè)置減速電壓VG2A。 設(shè)汞原子的

35、基態(tài)能量為E0，第一激發(fā)態(tài)的能量為E1，初速為零的電子在電位差為V的加速電場(chǎng)作用下，獲得能量為eV，具有這種能量的電子與汞原子發(fā)生碰撞，當(dāng)電子能量eV<E1-E0時(shí)，電子能量幾乎不損失。如果eVE1-E0=E，則汞原子從電子中取得能量E，而由基態(tài)躍遷到第一激發(fā)態(tài)，E=eVC。相應(yīng)的電位差VC即為汞原子的第一激發(fā)電位。 在實(shí)驗(yàn)中，逐漸增加VG2K，由電流計(jì)讀出板極電流IA，得到如下圖所示的變化曲線：（4）實(shí)驗(yàn)結(jié)論 夫蘭克赫茲實(shí)驗(yàn)證明了原子被激發(fā)到不同的狀態(tài)時(shí)，吸收的能量是不連續(xù)的，進(jìn)而說(shuō)明原子能量是量子化的。6、玻爾理論的局限性 玻爾理論雖然把量子理論引入原子領(lǐng)域，提出定態(tài)和躍遷概念，成功

36、解釋了氫原子光譜，但對(duì)多電子原子光譜無(wú)法解釋，因?yàn)椴柪碚撊匀灰越?jīng)典理論為基礎(chǔ)。如粒子的觀念和軌道。量子化條件的引進(jìn)沒(méi)有適當(dāng)?shù)睦碚摻忉尅?、電子在某處單位體積內(nèi)出現(xiàn)的概率電子云課堂練習(xí)（1）對(duì)玻爾理論的下列說(shuō)法中，正確的是（ A C D ）A.繼承了盧瑟福的原子模型，但對(duì)原子能量和電子軌道引入了量子化假設(shè)B.對(duì)經(jīng)典電磁理論中關(guān)于“做加速運(yùn)動(dòng)的電荷要輻射電磁波”的觀點(diǎn)表示贊同C.用能量轉(zhuǎn)化與守恒建立了原子發(fā)光頻率與原子能量變化之間的定量關(guān)系D.玻爾的兩個(gè)公式是在他的理論基礎(chǔ)上利用經(jīng)典電磁理論和牛頓力學(xué)計(jì)算出來(lái)的（2）下面關(guān)于玻爾理論的解釋中，不正確的說(shuō)法是（ C ）A.原子只能處于一系列不連續(xù)的

37、狀態(tài)中，每個(gè)狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一定的能量B.原子中，雖然核外電子不斷做加速運(yùn)動(dòng)，但只要能量狀態(tài)不改變，就不會(huì)向外輻射能量C.原子從一種定態(tài)躍遷到另一種定態(tài)時(shí)，一定要輻射一定頻率的光子D.原子的每一個(gè)能量狀態(tài)都對(duì)應(yīng)一個(gè)電子軌道，并且這些軌道是不連續(xù)的（3）根據(jù)玻爾理論，氫原子中，量子數(shù)N越大，則下列說(shuō)法中正確的是（ A C D ）A.電子軌道半徑越大 B.核外電子的速率越大C.氫原子能級(jí)的能量越大 D.核外電子的電勢(shì)能越大（4）根據(jù)玻爾的原子理論，原子中電子繞核運(yùn)動(dòng)的半徑（ D ）A.可以取任意值 B.可以在某一范圍內(nèi)取任意值C.可以取一系列不連續(xù)的任意值 D.是一系列不連續(xù)的特定值（5）按照玻爾理論，

38、一個(gè)氫原子中的電子從一半徑為ra的圓軌道自發(fā)地直接躍遷到一半徑為rb的圓軌道上，已知ra>rb，則在此過(guò)程中（ C ）A.原子要發(fā)出一系列頻率的光子 B.原子要吸收一系列頻率的光子C.原子要發(fā)出某一頻率的光子 D.原子要吸收某一頻率的光子課后練習(xí)1、根據(jù)玻爾的理論，電子在不同軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)能量是_的，軌道的量子化勢(shì)必對(duì)應(yīng)著_的量子化。這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)稱為_(kāi)，能量最低的狀態(tài)叫_，也就是說(shuō)，原子只能處于一系列_的能量狀態(tài)中。2、玻爾對(duì)氫原子光譜的解釋是：原子從較高的能級(jí)向較低的能級(jí)躍遷時(shí)_光子的能量等于前后_，由于原子的能級(jí)是_的，所以放出的光子能量也是_的，因此原子的發(fā)射光譜只有一

39、些_的亮線。3、玻爾理論成功地解釋了氫原子發(fā)光，他的成功之處在于引入了_觀念，而對(duì)復(fù)雜的原子發(fā)光，玻爾理論卻無(wú)法解釋，它的不足之處在于過(guò)多地保留了_。4、氫原子第二能級(jí)的能量為 ( )A-13.6eV B-10.2eV C-7.8eV D-3.4eV5、欲使處于基態(tài)的氫原子激發(fā)，下列措施可行的是 ( )A用10.2eV的光子照射 B用11eV的光子照射C用14eV的光子照射 D用13eV的電子碰撞6、處于第四能級(jí)的氫原子躍遷基態(tài)的過(guò)程中，可能發(fā)出的不同光的種數(shù)有 ( )A一種 B三種 C四種 D六種7、處于基態(tài)的氫原子在某單色光照射下，只能發(fā)出頻率分別為1、2、3的三種光，且123，則該照射光

40、的光子能量為 ( )Ah1 Bh2 Ch3 Dh(123)8、氫原子的能級(jí)是氫原子處于各個(gè)定態(tài)時(shí)的能量值，它包括氫原子系統(tǒng)的電勢(shì)能和電子在軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)能， 氫原子的電子由外層軌道躍遷到內(nèi)層軌道時(shí) ( )A電子的動(dòng)能增加，氫原子系統(tǒng)的電勢(shì)能增加B電子的動(dòng)能增加，氫原子系統(tǒng)的電勢(shì)能減少C電子的動(dòng)能減少，氫原子系統(tǒng)的電勢(shì)能增加D電子的動(dòng)能減少，氫原子系統(tǒng)的電勢(shì)能減少9、原子的能量量子化是指 ( )A原子的能量是不可以改變的 B原子的能量與電子的軌道無(wú)關(guān)C原子的能量狀態(tài)是不連續(xù)的 D原子具有分立的能級(jí)10、光的發(fā)射和吸收過(guò)程是 ( )A原子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)要放出光子，放出的光子的能量等于原子在初

41、、末兩個(gè)能級(jí)的能量差B原子不可能從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)C原子吸收光子后從低能級(jí)向高能級(jí)躍遷，放出光子后從高能級(jí)向低能級(jí)躍遷D只要原子吸收了光子就一定能從低能級(jí)躍遷到高能級(jí)11、氫原子從能量為E1的較高能級(jí)躍遷到能量為E2的較低能級(jí)，真空中光速為c，則 ( ) A吸收的光子的波長(zhǎng)為 B吸收的光子的波長(zhǎng)為C輻射的光子的波長(zhǎng)為 D輻射的光子的波長(zhǎng)為12、如圖所示為氫原子的四個(gè)能級(jí)，其中E1為基態(tài)，若氫原子A處于激發(fā)態(tài)E2，氫原子B處于激發(fā)態(tài)E3，則下列說(shuō)法正確的是 ( )A原子A可能輻射出3種頻率的光子 B原子B可能輻射出3種頻率的光子C原子A通夠吸收原子B輻射出的光子并躍遷到能級(jí)E4 D原子B能夠吸

42、收原子A輻射出的光子并躍遷到能級(jí)E413、氫原子中核外電子從第二能級(jí)躍遷到基態(tài)時(shí)，輻射出的光照射在某金屬表面上能產(chǎn)生光電效應(yīng)。那么處于第三能級(jí)的氫原子向低能級(jí)躍遷時(shí)，輻射出的各種頻率的光可能使此金屬發(fā)生光電效應(yīng)的至少有 ( )A1種 B2種 C3種 D4種14、已知?dú)湓拥碾娮榆壍腊霃絩15.3×10-9m，基態(tài)能量E113.6eV，量子數(shù)n的能級(jí)值EnE1，靜電力常量為9×109N·m2/C2，電子電量為1.6×10-19C，普朗克常量為6.63×10-34J·s，真空中光速為3×108m/s，（1）求電子在基態(tài)軌道上運(yùn)動(dòng)

43、時(shí)的動(dòng)能；（2）有一群氫原子處于量子數(shù)為的激發(fā)態(tài)，畫一張能級(jí)圖，在圖上用箭頭標(biāo)明這些氫原子最多能發(fā)出哪幾種光譜線；（3）計(jì)算（2）中各光譜線中的最短波長(zhǎng)。1、不連續(xù)，能量，定態(tài)，基態(tài)，不連續(xù) 2、輻射，兩個(gè)能級(jí)的能量差，不連續(xù)，不連續(xù)，分立3、量子，經(jīng)典粒子的概念 4、D 5、ACD 6、D 7、C 8、B 9、CD 10、C 11、D 12、B 13、B 14、（1）13.6eV（2）3種（32，31，21）（3）100nm18.5 激 光三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）了解激光產(chǎn)生的機(jī)理；（2）通過(guò)閱讀，收集整理相關(guān)資料，認(rèn)識(shí)激光器的構(gòu)成和常見(jiàn)激光器。2、過(guò)程與方法（1）通過(guò)課外閱讀，收集

44、整理有關(guān)激光應(yīng)用的資料，培養(yǎng)加工處理信息的能力；（2）通過(guò)對(duì)激光的特點(diǎn)及應(yīng)用的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的能力。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：通過(guò)對(duì)激光應(yīng)用的學(xué)習(xí)，使學(xué)生感受到科學(xué)知識(shí)的無(wú)究力量，培養(yǎng)熱愛(ài)科學(xué)的品質(zhì)。教學(xué)重點(diǎn)：激光產(chǎn)生的機(jī)理。教學(xué)難點(diǎn)：激光產(chǎn)生的機(jī)理。教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備。教學(xué)過(guò)程：第五節(jié) 激 光（一）引入新課 我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了氫原子光譜，了解了有關(guān)物質(zhì)發(fā)光的知識(shí)。對(duì)于普通的光源，如白熾燈，燈絲原子吸收了電流做功產(chǎn)生的熱被激發(fā)到高能級(jí)，即處于激發(fā)態(tài)，處于高能級(jí)的原子是不穩(wěn)定的，會(huì)自發(fā)地向更低能級(jí)躍遷，同時(shí)放出光子，這就是

45、自發(fā)發(fā)射。經(jīng)過(guò)一個(gè)或多個(gè)這樣的過(guò)程，原子最終回到基態(tài)。在原子自發(fā)發(fā)射過(guò)程中，包含了各種頻率的光，因此，這種普通光源發(fā)出的光不是相干光。 今天我們就來(lái)學(xué)習(xí)一種不同于自發(fā)發(fā)射的光，這種光被稱為激光。英文縮寫為L(zhǎng)aser，中文也常音譯為“鐳射”。（二）進(jìn)行新課1、激光的產(chǎn)生機(jī)理（1）概念：激光準(zhǔn)確內(nèi)涵是“來(lái)自受激輻射的放大、增強(qiáng)的光”。英文全稱為L(zhǎng)ight Amplification by Stimulated Emission of Radiation 縮寫為L(zhǎng)aser，中文也常音譯為“鐳射”。（2）產(chǎn)生機(jī)理：激光的產(chǎn)生原理是利用了物質(zhì)原子受激輻射后發(fā)生躍遷的特性。 激光的產(chǎn)生包括以下三個(gè)步驟：

46、第一、設(shè)置工作物質(zhì)（發(fā)光物質(zhì)可以是氣體、液體或固體）。 第二、泵浦（補(bǔ)充能量）實(shí)現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)受激輻射。 第三、諧振腔（內(nèi)連續(xù)來(lái)回反射、振蕩）誘發(fā)同性質(zhì)的躍遷使同頻率、同相位的受激輻射得以放大。（課件展示） 2、激光器（1）激光器的組成：（2）激光器的種類 第一、氣體激光器（氦氖激光器、氬離子激光器、“隱形殺手”二氧化碳激光器）。 第二、液體、化學(xué)和半導(dǎo)體激光器（“變色龍”染料激光器、“死光”氟化氫激光器、砷化鎵激光器）。 第三、固體激光器（紅寶石激光器、釔鋁石榴石激光器）。（3）激光的特性和應(yīng)用 激光的特點(diǎn)：?jiǎn)紊?、方向性、相干性、高亮度?天文領(lǐng)域：激光望遠(yuǎn)鏡測(cè)天體距離。 工業(yè)材料的加工：激

47、光雕刻、切割、焊接。 醫(yī)學(xué)領(lǐng)域：激光手術(shù)。 信息技術(shù)領(lǐng)域：a、信息傳輸（激光光纖）；b、信息存儲(chǔ)（激光刻錄CD、DVD、軟件）。 軍事領(lǐng)域：a、激光制導(dǎo)炸彈；b、激光熱武器。附1：【閱讀材料】1、關(guān)于激光的概念 LASER：Light（光） Amplification（放大） by Stimulated（增強(qiáng)） Emission（發(fā)射） of Radiation（輻射&發(fā)光）。泵浦：能把大量的處于基態(tài)能級(jí)的電子激發(fā)到高能級(jí)上去的裝置。常見(jiàn)的泵浦有光源、化學(xué)能源（固體工作物質(zhì)多用光照射法，氣體工作物質(zhì)多用放電法）。 粒子數(shù)反轉(zhuǎn)：屬于高能態(tài)的電子比屬于低能態(tài)的電子數(shù)多（所謂“反轉(zhuǎn)”，是因?yàn)?/p>

48、這種狀況突破了“正?！钡牟６澛植家?guī)律）。2、各種激光器 氬離子激光器：它可以發(fā)出鮮艷的藍(lán)綠色光，可連續(xù)工作，輸出功率達(dá)100多瓦。因?yàn)槿搜蹖?duì)藍(lán)綠色的反應(yīng)很靈敏，眼底視網(wǎng)膜上的血紅素、葉黃素能吸收綠光，所以在眼科上用得最多。氬離子激光器發(fā)出的藍(lán)綠色激光還能深入海水層，而不被海水吸收，因而可廣泛用于水下勘測(cè)作業(yè)。 化學(xué)激光器：是用化學(xué)反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生激光的，如氟原子和氫原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，能生成處于激發(fā)狀態(tài)的氟化氫分子。當(dāng)兩種氣體迅速混合后，就能直接從化學(xué)反應(yīng)中獲得很強(qiáng)大的光能。這類激光器比較適合于野外工作，或用于軍事目的，令人畏懼的死光武器就是應(yīng)用化學(xué)激光器的一項(xiàng)成果。 “隱身”激光器：二氧化碳激光器可稱“隱身人”，因?yàn)樗l(fā)出的激光波長(zhǎng)為10.6微米，“身”處