最新人教版選修 (3-5)氫原子光譜教案氫原子光譜教學(xué)目標(biāo)（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,知道巴耳末系；（3）了解經(jīng)典原子理論的困難。引入新課粒子散射實驗使人們認(rèn)識到原子具有核式結(jié)構(gòu) ,但電子在核外如何運動呢？它的能量怎樣變化呢？通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)我們就來進一步了解有關(guān)的實驗事實。一、光譜（結(jié)合課件展示）早在 17 世紀(jì) ,牛頓就發(fā)現(xiàn)了日光通過三棱鏡后的色散現(xiàn)象 ,并把實驗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。有時只是波長成分的記錄。用光柵或棱鏡可以把光按波長展開 ,獲得光的波長（頻率）成分和強度分布的記錄 ,即光譜。有時只是波長成分的記錄。1、發(fā)射光譜（ 1）定義：物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜叫做發(fā)射光譜。（2）分類：發(fā)射光譜可分為兩類：連續(xù)光譜和明線光譜。連續(xù)光譜A 由波長連續(xù)分布的包含有從紅光到紫光各種色光組成的連在一起的光帶叫連續(xù)光譜。特點：光譜看起來不是一條條分立的譜線 ,而是連在一起的光帶。 即連續(xù)分布的包含有從紅光到紫光各種色光的光譜。B 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。明線光譜：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 ,各條譜線對應(yīng)不同波長的光。 明線光譜A 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 ,各條譜線對應(yīng)不同波長的光。B 稀薄氣體或金屬的蒸氣的發(fā)射光譜是明線光譜。C 各種原子的發(fā)射光譜都是線狀譜 ,說明原子只能發(fā)出幾種特定頻率的光。不同原子的亮線位置不同 ,說明不同原子的發(fā)光頻率是不一樣的 ,因此這些亮線稱為原子的特征譜線。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的光,1 / 3因此明線光譜的譜線也叫原子的特征譜線。2、吸收光譜高溫物體發(fā)出的白光（其中包含連續(xù)分布的一切波長的光）通過物質(zhì)時 ,某些波長的光被物質(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。太陽的光譜是吸收光譜。課件展示：氫、鈉的光譜、太陽光譜：投影各種光譜的特點及成因知識結(jié)構(gòu)圖：3、光譜分析（ 1）由于每種原子都有自己的特征譜線 ,因此可以根據(jù)光譜來鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分。這種方法叫做光譜分析。（2）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)。（ 3）光譜分析法由基爾霍夫開創(chuàng)的。優(yōu)點：靈敏度高。樣本中一種元素的含量達到 10-10g 時就可以被檢測到。（ 4） 同種物質(zhì)吸收光譜中的暗線與它明線光譜中的明線相對應(yīng) ,明線光譜和吸收光譜中的譜線都是原子的特征光譜 ,都可以用于光譜分析。二、氫原子光譜的實驗規(guī)律氫原子是最簡單的原子 ,其光譜也最簡單。氣體放電管： 玻璃管中的稀薄氣體的分子在強電場的作用下會電離 ,成為自由移動的正負(fù)電荷 ,于是氣體變成導(dǎo)體 ,導(dǎo)電時會發(fā)光。這樣的裝置叫做氣體放電管。1885 年,巴耳末對當(dāng)時已知的 ,在可見光區(qū)的 14 條譜線作了分析 ,發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長可以用一個公式表示：巴爾末公式1R 11（n=3,4,5,）22n2R: 里德伯常量 R=1.10 107m-12 / 3除了巴耳末系 ,后來發(fā)現(xiàn)的氫光譜在紅外和紫個光區(qū)的其它譜線也都滿足與巴耳末公式類似的關(guān)系式。三、盧瑟福原子核式模型的困難原子核式結(jié)構(gòu)跟經(jīng)典電磁理論的矛盾1原子將是不穩(wěn)定的按照經(jīng)典理論 , 繞核加速運動的電子應(yīng)該輻射出電磁波 , 因此它的能量逐漸減小 , 隨著能量的減小 , 電子繞核運動的半徑也要減小 , 電子將沿著螺旋線的軌道落入原子核而使原子“坍塌”。這樣原子是不穩(wěn)定的。2大量原子的光譜將是包含一切頻率的連續(xù)光譜。按照經(jīng)典電磁理論 , 電子饒核運行時 , 輻射電磁波的頻率應(yīng)等于電子饒核運行的頻率 , 隨著運行軌道半徑的不斷變化 , 電子饒核運行的頻率不斷變化 , 原子輻射電磁波的頻率也應(yīng)不斷變化 , 這樣大量原子發(fā)光的頻率應(yīng)當(dāng)是連續(xù)光譜 , 而實際原子光譜是不連續(xù)的。是分立的線狀譜。原子光譜是由一些不連續(xù)的亮線組成的明線光譜。這些矛盾表明從宏觀現(xiàn)象總結(jié)出的電磁理論不適用于原子產(chǎn)生的微觀現(xiàn)象。為了解決這些矛盾 ,丹麥的物理學(xué)家玻爾提出了較好的解決辦法。盧瑟福原子核式模型正確地指出了原子核的存在 ,很好地解釋了 粒子散射實驗。但是。經(jīng)典物理學(xué)既無法解釋原子的穩(wěn)定性 ,又無法解釋原子光譜的分立特征。3 / 3