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．
2、吸收光谱
二、光谱分析的应用
三、氢原子光谱
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,可以鉴定物质中含哪些元素
2、根据光谱的特征谱线,可以确定物质的化学组成和鉴别物质,以下说法正确的是( ) A．明线光谱中的明线是特征谱线,吸收光谱中的暗线不是特征谱线
B．明线光谱中的明线不是特征谱线,吸收光谱中的暗线是特征谱线
C．明线光谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线
D．同一元素中的明线光谱中的明线和吸收光谱中的暗线是一一对应的
3、下列物质产生线状谱的是（）
A．炽热的钢水
B．发亮的白炽灯
C．炽热的高压气体
D．固体或液体汽化成稀薄气体后发光
4、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
5、有关原子光谱,下列说法正确的是( )
A．原子光谱间接地反映了原子结构特征
B．氢原子光谱跟氧原子光谱是不同的
C．太阳光谱是连续谱
D．鉴别物质的成分可以采用光谱分析
6、已知氢原子光谱中巴耳末线系第一条谱线Ha的波长为6 565 埃,试推算里德伯常量的值．
参考答案：
1．ACD 2．CD 3．D 4．CD 5．ABD 6．1.096725×107m—1
1．在太阳的光谱中有许多暗线,这表明()
A．太阳内部含有这些暗线所对应的元素
B．太阳大气层中缺少这些暗线所对应的元素
C．太阳大气层中含有这些暗线所对应的元素
D．地球的大气层中含有这些暗线所对应的元素
2．有关氢原子光谱的说法正确的是()
A．氢原子的发射光谱是连续谱
B．氢原子光谱说明氢原子只发出特定频率的光
C．氢原子光谱说明氢原子能级是分立的
D．氢原子光谱线的频率与氢原子能级的能量差无关
3．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．巴耳末系含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
4．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
5．利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分,关于光谱分析下列说法正确的是()
A．利用高温物体的连续谱就可鉴别其组成成分
B．利用物质的线状谱就可鉴别其组成成分
C．高温物体发出的光通过物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分
D．同一种物质的线状谱与吸收光谱上的暗线,由于光谱的不同,它们没有关系
6．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线状谱
B．各种原子的线状谱中的明线和它吸收光谱中的暗线相对应
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了甲物质的吸收光谱
7．在燃烧的酒精灯芯上放上少许食盐,用摄谱仪得到的光谱应为()
A．钠的发射光谱B．钠的吸收光谱
C．钠的连续光谱D．钠的线状谱
8．巴耳末通过对氢光谱的研究总结出巴耳末公式1
λ＝R?
?
?
?
1
22－
1
n2n＝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
9．如图甲所示的abcd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()
A．a元素B．b元素
C．c元素D．d元素
10．以下说法中正确的是()
A．进行光谱分析,可以用连续光谱,也可以用吸收光谱
B．光谱分析的优点是非常灵敏而且迅速
C．分析某种物质的化学组成,可以使这种物质发出的白光通过另一种物质的低温蒸气取得吸收光谱进行分析
D．摄下月球的光谱,可以分析出月球上有哪些元素
11．在可见光范围内氢原子发光的波长最长的2条谱线所对应的n ,它们的波长各是多少？氢原子光谱有什么特点？
参考答案：
1、C
2、BC
3、CD
4、C
5、 B
6、B
7、AD
8、CD
9、B 10、B
11解、当n ＝3,4时,氢原子发光所对应的波长最长．
当n ＝3时 1λ1
＝1.10×107×????1
22－1
32 解得λ1＝6.5×10－7 m.
当n ＝4时 1λ2
＝1.10×107×????1
22－1
42 解得λ2＝4.8×10－7 m.
除巴耳末系外,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,即1λ
＝R ? ??
??1a 2－1n 2其中a 分别为1,3,4…对应不同的线系,由此可知氢原子光谱是由一系列线系组成的不连续的线状谱．
普通高中课程标准实验教科书—物理（选修3－5）[人教版] 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。
北京航空航天大学基础物理实验 氢原子光谱和里德伯常数的测量 第一作者XXX 第二作者XXX 指导老师：XXX
一、 实验要求 实验重点 ○ 1 巩固、提高从事光学实验和使用光学仪器的能力（分光仪的调整和使用） ○ 2掌握光栅的基本知识和方法 ○ 3了解氢原子光谱的特点并使用光栅衍射测量巴尔末系的波长和里德伯常数 ○4巩固与扩展实验数据处理的方法——测量结果的加权平均，不确定度和误差的计算，实验结果的讨论等 1、 预习思考题 ○ 1如何由（5.11-1）出发证明：在相邻的两个主极大之间由N-1个极小，N-1个次极大；N 越大，主极大的角宽度越小？ 答：光栅衍射可以看作是单缝衍射和多缝干涉干涉的综合。当平面单色光正入射到光栅上时，其衍射光振幅的角分布正比于单缝衍射因子 sin α α 和缝间干涉因子 sin sin N β β 的乘积，及沿着 θ 方向的的衍射光强22 0sin sin ()( )( )sin N I I α βθα β =，式中sin sin ,,a d N θθαβλλ==是光栅的总缝数。当sin 0β=时，sin N β也等于0， sin sin N N β β =，()I θ形成干涉极大；当 sin 0N β=但sin 0β≠时，()0I θ=，为干涉极小。它说明：两个相邻的主极大之间有N-1 个极小，N-2个次极大；N 数越多，主极大的角宽度越小。 ○ 2 氢原子里德伯常数的理论值等于什么？氢原子光谱的巴尔末系中对应的n=3，4，5的3条谱线应当是什么颜色？ 答：理论值R H =（10967758.1±0.8）1 m -。谱线分别是红色、蓝色、与紫色。 ○ 3 总结分光仪调整的关键步骤，在调整望远镜接受平行光、望远镜光轴垂直仪器主轴、平行光管射出平行光、平行光管主轴垂直仪器主轴的过程中应分别调整什么？调整完成的标志
物理：新人教版选修3-518.3氢原子光谱 (教案) -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
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。
课题：§氢原子光谱 执笔教师：易国强审稿教师： 年级：高二学科：物理周次：备课组长签字： 一、要达成的目标：（用行为指向动词表述） 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性。 二、“教”与“学”的过程：（备课组统一意见后由执笔人抄写、剪贴，再由备课组长签字后制版印刷）（本堂课所用电教手段： 一、光谱 问题1、什么是线状谱，具有什么特点？怎样可以产生？ 问题2、什么是连续谱，具有什么特点？怎样产生的？ 问题3、阅读课本中科学足迹，吸收谱是怎样产生的？ 问题４、各种原子发射的光谱属于以上了哪种光谱，同原子发出的谱线一样吗？ 二、氢原子光谱的实验规律 问题1、气体放电管的工作原理是怎样的？ 问题2、巴耳末系的公式是怎样的？如何理解公式中的n，说明了 氢原子光谱有什么特点？ 除巴耳末系外（可见光区），后来发现了氢光谱在红外区和紫外区的其他 谱线系，也都满足与巴耳末系类似的公式 三、卢瑟福原子核式模型的困难 问题1、经典物理学在解释氢原子光谱时遇到了什么困难 练习 1．下列物质产生线状谱的是() A．炽热的钢水B．发亮的白炽灯 C．炽热的高压气体D．固体或液体汽化成稀薄气体后发光 8．关于巴耳末公式 1 λ＝R( 1 22－ 1 n2)的理解，正确的是() 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只能取不小于3的整数值，故氢光谱是线状谱 D．公式不仅适用于氢光谱的分析，也适用于其他原子的光谱 6．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．太阳光谱中的暗线是太阳光经过地球大气层时形成的 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 三、“教”“学”后记： （教师写成败得失和改进措施，学生写学习体会和存在的问题） 备注（教师个 性化教案，学 生学习笔记） 备注（教师个 性化教案，学 生学习笔记）
18.3 氢原子光谱 问题导学 一、光谱与光谱分析 活动与探究1 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 名师点评 各种光谱的特点及成因归纳
活动与探究2 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 名师点评 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
第3节氢原子光谱 光谱 1．光谱定义 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。 [辨是非](对的划“√”，错的划“×”) 1．光谱分析可以利用连续光谱。(×) 2．利用光谱分析可以鉴别物质。(√) [释疑难·对点练] 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，分析物质的最低量达10－10 g。 (2)应用：①应用光谱分析发现新元素；②鉴别物质的组成成分；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。 [特别提醒] 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。 [试身手] 1．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 解析：选B 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错误，C 正确；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。故选B。 氢原子光谱的实验规律、经典理论的困难 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原子结构的一条重要途径。 (2)巴耳末公式：1 λ＝R( 1 22 － 1 n2 )(n＝3,4,5，…)。 (3)巴耳末公式的意义：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)核式结构模型的成就：正确地指出了原子核的存在，很好地解释了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。 [辨是非](对的划“√”，错的划“×”) 1．氢原子光谱的实验规律表明氢原子的光谱是连续光谱。(×) 2．由氢原子光谱的实验规律发现，经典物理学无法解释原子光谱的分立特征。(√)
《原子与原子核的结构》教学设计 学时：2学时，第1学时完成原子的核式结构模型;第2学时完成原子核的组成和质能方程。 一、教材结构框图 二、教学目标设计 (一)知识与技能 1.了解卢瑟福a粒子散射实验，核式结构模型的建立，了解从分析实验结果到提出原子的核式结构学说的过程; 2.知道质子和中子的发现过程及原子核的组成;了解原子物理的研究方法是在实验的基础上进行科学分析; 3.了解原子核的表示方法，了解同位素;了解爱因斯坦质能方程的含义，感受它的科学之美。 (二)过程与方法 通过对原子结构的认识过程的学习，体会物理学解决“黑箱问题”的方法，并理解人类对微观世界的认识是不断扩大和加深的科学探究永无止境; (三)情感态度与价值观 通过阅读史料，感受前辈科学家为探究真理而毕生奋斗的科学精神。 三、学习重点 卢瑟福的α粒子散射实验的现象及所说明的问题。 四、教学过程设计 第一环节：回顾历史，提出问题
(播放1964年我国第一颗原子弹爆炸成功的视频) 1945年7月16日，美国在新墨西哥州沙漠中阿拉莫戈多的“三一”试验场内30米高的铁塔上，进行了人类有史以来的第一次核试 验;1954年建在前苏联的卡卢加州奥布宁斯克城的世界首座核电 站;1964年我国第一颗原子弹爆炸成功。说明人类已经开始利用原子的核能。 1893年道尔顿(J. Dalton)提出了原子学说：一切物质都由极小的微粒──原子组成。不同的物质，含有不同的原子，不同原子的大小、质量和性质不同。随后被许多实验所证实，并且对许多现象给予了定量的解释。科学的发展证实了原子的存在。当原子学说逐渐被人们接受以后，人们又面临着新的问题：原子到底有多大?原子是如何构成的?内部结构如何?原子是最小的粒子吗…… (出示鸡蛋或者鸡蛋的图片) 问题1：假如你以前从未吃过鸡蛋，甚至没有见过鸡蛋，现在你想知道这东西里面究竟有什么，有什么办法吗? 问题2：如果你不想打碎它，但又想知道这里面有什么，有什么办法吗? 问题3：在陌生的环境中，发现一个不认识的东西。为了了解它，有什么简洁的办法? (黑箱法：指一个系统内部结构不清楚，或根本无法弄清楚时，从外部输入控制信息，使系统内部发生反应后输出信息，再根据其输出信息来研究其功能和特性的一种方法。)
普通高中课程标准实验教科书—物理（选修3－5） 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：连续光谱和线光谱。 引导学生阅读教材，回答什么是连续光谱和线光谱 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线光谱。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线光谱。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，因此线光谱的谱线也叫原子的特征谱线。如图所示。
第三节氢原子光谱 【素养目标定位】 ※了解光谱的定义与分类 ※理解氢原子光谱的实验规律，知道何为巴耳末系 ※了解经典原子理论的困难 【素养思维脉络】 课前预习反馈 教材梳理·夯基固本·落实新知知识点1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．光谱光析 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。 知识点2氢原子光谱的实验规律 1．光的产生 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__的一条重要途径。
2．巴耳末公式 1 λ ＝__R ????122－1n 2__(n ＝3,4,5…) 3．巴耳末公式的意义 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。 知识点3 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，很好地解释了__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__。 思考辨析 『判一判』 (1)各种原子的明线光谱中的明线和它吸收光谱中的暗线必定一一对应。(×) (2)炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱。(√) (3)巴耳末公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的。(√) (4)分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素。(√) (5)经典物理学可以很好地应用于宏观世界，也能解释原子世界的现象。(×) 『选一选』 (多选)关于巴耳末公式1λ＝R (122－1 n 2)(n ＝3,4,5…)的理解，正确的是( AC ) 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 C ．公式中的n 是大于等于3的正整数，所以氢原子光谱不是连续的 D ．该公式包含了氢原子的所有光谱线 解析：巴耳末公式是分析氢原子的谱线得到的一个公式，它只反映氢原子谱线的一个线系，故A 正确，D 错误；公式中的n 只能取不小于3的正整数，B 错误，C 正确。 『想一想』 能否根据对月光的光谱分析确定月球的组成成分？ 答案：不能。月球不能发光，它只能反射太阳光，故其光谱是太阳的光谱，对月光进行光谱分析确定的并非月球的组成成分。
?物理系_2014_09 《大学物理AII 》作业 No.7 光场的量子性 班级 ________ 学号 ________ 姓名 _________ 成绩 _______ 一、判断题：（用“T ”和“F ”表示） [ F ] 1．黑体辐射的经典理论解释------维恩公式会出现“紫外灾难”现象。 解：教材155页。 [ F ] 2．光电效应中，光子与电子的相互作用形式是弹性碰撞；而在康普顿效应中，光子与电子的相互作用形式是完全非弹性碰撞。 解：就光子与电子的相互作用形式而言，光电效应中，二者是完全非弹性碰撞；康普顿效应中，二者是弹性碰撞。 [ T ] 3．光电效应中饱和光电流大小与入射光的频率成正比。 解：教材157页。当入射光频率一定时，饱和光电流与入射光强成正比。 [ F ] 4．康普顿散射的散射光中只有比入射光波长更长的波长出现。 解：教材160页。散射光中既有原来波长的成分，也有波长增长的成分。 [ F ] 5．氢原子光谱线的巴尔末系是氢原子所有激发态向基态跃迁而形成。 解：里德伯公式中，)1 1(1 ~ 22n k R -==λλ，巴耳末系: k = 2, 而基态是k = 1. 二、选择题： 1．激光全息照相技术主要是利用激光的哪一种优良特性？ [ C ] (A) 亮度性 (B) 方向性好 (C) 相干性好 (D) 抗电磁干扰能力强 解：教材183. 2．以一定频率的单色光照射在某种金属上，测出其光电流曲线在图中用实线表示。然后保持光的频率不变，增大照射光的强度，测出其光电流曲线在图中用虚线表示，则满足题意的图是 [ B 解：光的强度I=Nhv , 其中N 为单位时间内通过垂直于光线的单位面积的光子数。保持光 (A)(B)(C)(D)
1.知道两种原子结构模型，会用玻尔理论解释氢原子光谱. 2.掌握氢原子的能级公式并能结合能级图求解原子的跃迁问题. 1．原子的核式结构 (1)电子的发现：英国物理学家汤姆孙发现了电子。(2)α粒子散射实验：1909～1911年，英国物理学家卢瑟福和他的助手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来方向前进，但有少数α粒子发生了大角度偏转，偏转的角度甚至大于90°，也就是说它们几乎被“撞”了回来。 (3)原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全部的正电荷和几乎全部质量都集中在核里，带负电的电子在核外空间绕核旋转。 2．光谱 (1)光谱 用光栅或棱镜可以把光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。 (2)光谱分类 有些光谱是一条条的亮线，这样的光谱叫做线状谱。 有的光谱是连在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱。 (3)氢原子光谱的实验规律 111????nRR－是里德伯3,4,5巴耳末线系是氢原子光谱在可见光区的谱线，其波长公式＝(，…)，＝，22n??2λ7－1nR＝1.10×10 m，为量子数。常量， 3．玻尔理论定态：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中原子是稳定的，电子虽然绕核(1) 运动，但并不向外辐射能量。跃迁：原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两个(2)34－hhEEh定态的能量差决定，即ν＝J·s) ＝6.63×10－是普朗克常量，(。nm (3)轨道：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的。 4．氢原子的能级、能级公式 (1)氢原子的能级
第三节 波尔的原子模型
三维教学目标
1、知识与技能 （1）了解玻尔原子理论的主要内容； （2）了解能级、能量量子化以及基态、激发态的概念。 2、过程与方法：通过玻尔理论的学习，进一步了解氢光谱的产生。 3、情感、态度与价值观：培养我们对科学的探究精神，养成独立自主、勇于创新的精神。
教学重点：玻尔原子理论的基本假设。 教学难点：玻尔理论对氢光谱的解释。 教学方法：教师启发、引导，学生讨论、交流。 （一）引入新课
提问： （1）α 粒子散射实验的现象是什么？ （2）原子核式结构学说的内容是什么？ （3）卢瑟福原子核式结构学说与经典电磁理论的矛盾？
b5E2RGbCAP
电子绕核运动（有加速度）
辐射电磁波
频率等于绕核运行的频率
能量减少、轨道半径减少
频率变化
电子沿螺旋线轨道落入原子核
原子光谱应为连续光谱 （矛盾：实际上是不连续的亮线）
原子是不稳定的 （矛盾：实际上原子是稳定的）
为了解决上述矛盾，丹麦物理学家玻尔，在 1913 年提出了自己的原子结构假说。
（二）进行新课 1、玻尔的原子理论
（1）能级（定态）假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并
不向外辐射能量。这些状态叫定态。 （本假设是针对原子稳定性提出的）p1EanqFDPw （2）跃迁假设：原子从一种定态（设能量为 En）跃迁到另一种定态（设能量为 Em）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子， 光子的能量由这两种定态的能量差决定，即 h? （本假设针对线状谱提出）DXDiTa9E3d ? Em ? En （h 为普朗克恒量）
（3）轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。原子的定态是不连续的，因此电子的 可能轨道的分布也是不连续的。 （针对原子核式模型提出，是能级假设的补充）RTCrpUDGiT
2、 玻尔根据经典电磁理论和牛顿力学计算出氢原子的电子的各条可能轨道半径和电子在各条轨道上运动时 的能量（包括动能和势能）公式：5PCzVD7HxA
轨道半径： rn
? n 2 r1
n=1，2，3……能
量：
En ?
1 E1 n2
n=1，2，3……式中 r1、E1、分别代表第一条（即
离核最近的）可能轨道的半径和电子在这条轨道上运动时的能量，rn、En 分别代表第 n 条可能轨道的半径和电子在第 n 条轨 道上运动时的能量，n 是正整数，叫量子数。jLBHrnAILg
3、氢原子的能级图
从玻尔的基本假设出发，运用经典电磁学和经典力学的理论，可以计算氢原子中电子的可能轨道半径和相应的能量。
xHAQX74J0X
（1）氢原子的大小：氢原子的电子的各条可能轨道的半径 rn： rn=n r1， r1 代表第一条（离核最近的一条）可能轨道的半径 r1=0.53×10 例如：n=2， r2=2.12×10
-10 -10
2
m
m
（2）氢原子的能级： 原子在各个定态时的能量值 En 称为原子的能级。它对应电子在各条可能轨道上运动时的能量 En（包括动能和势能） En=E1/n
2
n=1，2，3， · · · · · ·LDAYtRyKfE
E1 代表电子在第一条可能轨道上运动时的能量，E1=-13.6eV 注意：计算能量时取离核无限远处的电势能为零，电子带负电，在正电荷的场中为负值，电子的动能为电势能绝对值的一半， 总能量为负值。Zzz6ZB2Ltk 例如：n=2，E2=-3.4eV， n=3，E3=-1.51eV， n=4，E4=-0.85eV，……dvzfvkwMI1
氢原子的能级图如图所示：
4、玻尔理论对氢光谱的解释
第三节氢原子光谱 [学习目标] 1.了解氢原子光谱的特点．(重点)2.知道巴耳末公式及里德伯常量．(重点)3.了解原子光谱及光谱分析的应用． 一、氢原子光谱的巴耳末系及其他线系 1．巴耳末系 (1)公式：1 λ＝R? ? ?? ? 1 22 － 1 n2. (式中n＝3,4,5,6…，R＝1.097×107 m－1) (2)巴耳末系：符合巴耳末公式的光谱线统称为巴耳末系． 2. 其他线系：在紫外区、红外区、近红外区发现了氢原子的其他线系，分别是莱曼系(紫外区)、布喇开系(红外区)、普丰德系(红外区)、帕邢系(近红外区)． 3．广义巴耳末公式 1λ＝R? ? ?? ? 1 m2 － 1 n式中 m，n均为正整数且n>m. 二、原子光谱 1．原子光谱 (1)某种原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的光谱，这种光谱被称之为原子光谱． (2)科学家观察了大量的原子光谱，发现每种原子都有自己特定的原子光谱．不同的原子，其原子光谱均不相同，因而，原子光谱被称为原子的“指纹”． 2．光谱分析及应用 (1)光谱分析应用的两种光谱 ①明线光谱：它是稀薄气体发光直接产生的． ②吸收光谱：它是当白光通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的． ③实验表明：原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该原子的明线光谱中的一条明线相对应．即原子只能释放出某种特定频率的光，也只能吸收某种特定频率的光，而且释放的光和吸收的光的频率是相同的． (2)光谱分析 ①通过对光谱的分析鉴别不同的原子，确定物体的化学组成并发现新元素． ②优点：灵敏度高．
1．正误判断(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)在充有稀薄氢气的放电管两极间加上2～3 kV的高压，使氢气放电，氢原子在电场的激发下发光，再通过分光镜观察光谱．(√) (2)氢原子受激发只能发出几种特定频率的光，它的光谱是连续的亮线． (×) (3)n大于6的符合巴耳末公式的光谱线大部分在紫外区．(√) (4)原子光谱的谱线是一些分立的亮线，是不连续的．(√) (5)每种原子都有自己特定的原子光谱．不同的原子其原子光谱不相同，其亮线位置不同，即特征谱线不同．(√) 2．氢是自然界中最简单的元素，下列关于氢原子光谱的说法正确的是( ) A．氢原子光谱是连续谱 B．氢原子光谱是氢原子的特性谱线 C．经典物理学可以解释氢原子光谱 D．不同化合物中的氢的光谱不同 B [原子光谱是线状谱，只能是一些分立的谱线，不是连续谱，A选项错误；不同原子的原子光谱是不同的，氢原子光谱是氢原子的特性谱线，明线光谱中的明线和吸收光谱中的暗线都是特征谱线，可以进行元素的光谱分析，B选项正确；经典物理学不可以解释氢原子光谱的分立特性，C选项错误；不同化合物中的氢的光谱相同，氢原子光谱是氢原子的特性谱线，D选项错误．] 3．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 C [氢原子能级跃迁发出一系列不同频率的光子，巴耳末系表示的是发出的光子中的可见光部分，其中包括紫外线部分，C选项正确．] 显的规律性． 2．巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式，1 λ＝R? ? ?? ? 1 22 － 1 n2 n＝3、4、5、
【教学目标】 1．知道光谱、线状谱、连续谱、特征谱线的概念。 2．知道利用光谱分析可以鉴别物质和确定物质的组成。 3．了解玻尔原子模型及能级的概念。 4．理解原子发射和吸收光子频率与能级差的关系。 【知识要点1】 1.光谱：用光栅或棱镜把光按________展开，获得光的________和强度分布的记录，即光谱。 2．有些光谱是一条条的亮线，把它们叫做________，这样的光谱叫做________谱，有的光谱看 起来不是一条条分立的谱线，而是连在一起的光带，我们把它叫做________谱。 3．各种原子的发射光谱都是________谱，说明原子只发出几种________的光。不同原子的亮线 位置不同，说明不同原子的发光________是不一样的，因此这些亮线称为原子的________谱线。 4．每种原子都有自己的特征谱线，可以利用它来________物质和确定物质的________，这种方 法称为光谱分析。 物质的光谱按其产生方式不同可分为两大类： (1)发射光谱：物质直接发出的光通过分光后产生的光谱。它可分为连续光谱和明线光谱(线状光谱)。 ①连续光谱：由连续分布的一切波长的光(单色光)组成的光谱。炽热的固体、液体和高压气体 的发射光谱是连续光谱。如电灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光都是连续光谱。 ②明线光谱：只含有一些不连续的亮线的光谱。它是由游离状态的原子发射的，因此也叫原子 光谱。稀薄气体或金属的蒸气的发射的光谱就是明线光谱。实验证明，每种元素的原子都有一定特 征的明线光谱。 (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光谱的背景上由若干条暗线组成的。 【例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 【例2】．太阳的连续光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线。产生这些暗线的原因是由于( ) 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 【知识要点2】 1.由玻尔的原子理论可知，电子的轨道是________的。电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的， ________电磁辐射。 2．由玻尔的原子理论可知，原子的能量是量子化的。这些量子化的能量值叫做________。原子 中这些具有确定能量的稳定状态，称为________。 3．基态和激发态：能量____________的状态叫做基态，________的状态叫做激发态。 4．按照玻尔的观点，当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为Em)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为En，m>n)时，会放出能量为________的光子，这个光子的能量由前后两个能级的________ 决定，即hν＝________，这个式子称为频率条件，又称辐射条件。反之，当电子吸收光子时会从 较低的能量态跃迁到较高的能量态，________的光子的能量同样由频率条件决定。 5．当原子处于不同的状态时，电子在各处出现的概率是________的。如果用疏密不同的点子表 示电子在各个位置出现的概率，画出图来，就像云雾一样，可以形象地称做________。 6．玻尔原子理论的基本假设 1）．轨道量子化与定态假设的内容 (1)轨道量子化：玻尔认为在库仑力的作用下，原子中的电子围绕原子核做圆周运动，服从经 典力学规律，但是电子的轨道半径不是任意的，只有当半径的大小符合一定条件时，这样的轨道才 是可能的，即电子的轨道是量子化的。电子在这些轨道上绕核的转动是稳定的，不产生电磁辐射。 (2)能量量子化：当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，原子在不同的状态中具 有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。这些量子化的能量值叫做能级。 (3)定态：原子具有确定能量的稳定状态，称为定态。能量最低的状态叫做基态，其他的状态叫 做激发态。 2）．频率条件 (1)电子从能量较高的定态轨道(其能量记为Em)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为En)时， 会放出能量为hν的光子(h是普朗克常量)，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即h ν＝Em－En(m>n)。这个式子被称为频率条件，又称辐射条件。 (2)当电子吸收光子时会从较低的能量态跃迁到较高的能量态，吸收的光子的能量同样由频率 条件决定。 【典型例题】 【例1】关于玻尔的原子模型理论，下面说法正确的是( ) A．原子可以处于连续的能量状态中 B．原子的能量状态不是连续的 C．原子中的核外电子绕核做加速运动一定向外辐射能量 D．原子中的电子绕核运动的轨道半径是连续的 【例3】一群处于基态的氢原子吸收某种光子后，向外辐射了ν1、ν2、ν3三种频率的光子，且ν1＞ν2＞ν3，则( ) A．被氢原子吸收的光子的能量为hν1 B．被氢原子吸收的光子的能量为hν2 C．ν1＝ν2＋ν3 D．hν1＝hν2＋hν3 【例4】关于玻尔的原子模型，下列说法中正确的是( ) A．它彻底否定了卢瑟福的核式结构学说 B．它发展了卢瑟福的核式结构学说 C．它完全抛弃了经典的电磁理论 D．它引入了普朗克的量子理论 能级跃迁的规律及理解
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
第三节氢原子光谱第四节原子的能级结构 1．原子的气体通电后可以发光并产生固定不变的光谱，这种光谱被称为原子光谱．2．每种原子都有自己特定的原子光谱，不同的原子，其原子光谱不同，因而原子光谱被称为原子的指纹． 3．人们把一系列符合巴耳末公式的光谱线称为巴耳末系，其公式为1 λ ＝ ，n＝3，4，5，… 4．由于氢原子光谱是分立的，因此我们猜想原子内部的能量也是不连续的，并把此能量称为原子的能级． 5．氢原子的能级公式为En＝，n＝1，2，3，…其中E1＝－13.6_eV，这个最低能级对应的状态称为基态，其他状态称为激发态． 6．处于激发态的氢原子是不稳定的，它会向较低的能级跃迁，跃迁时释放出来的能量以光子的形式向外辐射，辐射出来的能量等于两能级间的能量差． 1．(多选)关于玻尔原子理论的基本假设，下列说法中正确的是(AB) A．原子中的电子绕原子核做圆周运动，库仑力提供向心力 B．电子绕核运动的轨道半径只能取某些特定的值，而不是任意的 C．原子的能量包括电子的动能和势能，电子动能可取任意值，势能只能取某些分立值D．电子由一条轨道跃迁到另一条轨道上时，辐射(或吸收)的光子频率等于电子绕核运动的频率 解析：由玻尔理论知，A、B正确；因电子轨道是量子化的，所以原子的能量也是量子化的，C错误；电子绕核做圆周运动时，不向外辐射能量，原子辐射的能量与电子绕核运动无关，D错误． 2．大量氢原子从n＝5的激发态，向低能级跃迁时，产生的光谱线条数是(D) A．4条B．6条C．8条D．10条 解析：由题意可知，当大量氢原子从n＝5能级跃迁时，有C25＝10条光谱线产生．3．下列物质产生的光谱是线状谱的是(D) A．炽热的钢水 B．发亮的白炽灯 C．炽热的高压气体 D．固体或液体汽化成稀薄气体后发光 解析：炽热的固体、液体和高压气体产生的光谱是连续谱． 4．(多选)关于玻尔的原子模型，下述说法中正确的有(BD) A．它彻底否定了卢瑟福的核式结构学说 B．它发展了卢瑟福的核式结构学说 C．它完全抛弃了经典的电磁理论 D．它引入了普朗克的量子理论 解析：玻尔的原子模型在核式结构模型的前提下提出轨道量子化、能量量子化及能级跃迁，故A错误、B正确，它的成功就在于引入了量子化理论，缺点是被过多引入的经典力学所困，故C错误、D正确．
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