3　氢原子光谱教案和学案内容

氢原子光谱与能级结构

★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

投影各种光谱的特点及成因知识结构图：

（3）光谱分析

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。

2．氢原子光谱的实验规律

教师讲述：氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。

引导学生阅读教材有关内容。

（课件展示）

特点：①有红色Hα，蓝绿色Hβ，青色Hγ，紫绿色Hδ等特征谱线

②从长波到短波，

Hα

Hδ等谱线间距离越来越小。

巴耳末公式：

1R(11)22n2(n3,4,5,6)R叫里德伯常量：二、玻尔理论对氢光谱的解释

R1.0110m71

巴尔末系

HH

nnn

三、玻尔模型的局限性

玻尔理论成功的解释并预言了氢原子辐射的电磁波的问题，但是也有它的局限性

在解决核外电子的运动时成功引入了量子化的观念

同时又应用了“粒子、轨道”等经典概念和有关牛顿力学规律

除了氢原子光谱外，在解决其他问题上遇到了很大的困难．

例1：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．巴耳末公式中的n可以连续取值

C．巴耳末系是氢原子光谱中的不可见光部分

D．氢原子光谱是线状谱的一个例证

【解析】巴耳末公式为1＝R (11)

n＝3,4,5，…巴耳末公式只确定了氢原子发光中－22n2一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子的发光，巴耳末系中的光谱线有无数条，但在可见光的区域中只有4条光谱线，其余都在紫外光区域．其中的n是不连续的。氢原子的光谱是线状光谱。所以A，B，C错误，D正确。

【答案】D 例2：下列对于巴耳末公式的说法正确的是(

) 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

【解析】巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子的发光，A、D错误；巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括可见光和紫外光，B错误，C正确．

【答案】C 课堂练习

1.下列说法不正确的是(

) ．．．A．巴耳末系光谱线的条数只有4条

B．巴耳末系光谱线有无数条

C．巴耳末系中既有可见光，又有紫外光

D．巴耳末系在可见光范围内只有4条

【解析】巴耳末系中的光谱线有无数条，但在可见光的区域中只有4条光谱线，其余都在紫外光区域．故B，C，D正确，A错误．

【答案】A 11)

n＝3,4,5，…，计算n＝3,4,5,6时的波长．

－22n2111【解析】由巴耳末公式＝R (2－2)可得

2n根据巴耳末公式＝R (当n＝3时，111107×(＝1.10×11) m－1，

－223210－7 m＝654.55 nm 故λ1＝6.545 5×10－7 m＝484.85 nm 同理：当n＝4时，λ2＝4.848 5×10－7 m＝432.90 nm 当n＝5时，λ3＝4.329 0×10－7 m＝409.09 nm. 当n＝6时，λ4＝4.090 9×【答案】654.55 nm

484.85 nm

432.90 nm

409.09 nm 2.（多选）下列关于巴耳末公式1＝R (1－1)

n＝3,4,5，…的理解，正确的是(

) 22n2A．此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的

B．公式中n可取任意值，故氢原子光谱是连续谱

C．公式中n只能取不小于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱

D．公式不但适用于氢原子光谱的分析，也适用于其他原子的光谱

【解析】此公式是巴耳末在研究氢原子光谱在可见光区的14条谱线中得到的，只适用于氢原子光谱的分析，且n只能取大于等于3的整数，则λ不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱．

【答案】AC 3.下列对氢原子光谱实验规律的认识中，正确的是(

) A．因为氢原子核外只有一个电子，所以氢原子只能产生一种波长的光

B．氢原子产生的光谱是一系列波长不连续的谱线

C．氢原子产生的光谱是一系列亮度不连续的谱线

D．氢原子产生的光的波长大小与氢气放电管放电强弱有关

【解析】氢原子光谱是线状谱，波长是一系列不连续的、分立的特征谱线，并不是只含有一种波长的光，也不是亮度不连续的谱线，B对，A，C错；氢原子光谱是氢原子的特征谱线，只要是氢原子发出的光的光谱就相同，与放电管的放电强弱无关，D错．

【答案】B （三）课堂小结

教师活动：让学生概括总结本节的内容。请一个同学到黑板上总结，其他同学在笔记本上总结，然后请同学评价黑板上的小结内容。

学生活动：认真总结概括本节内容，并把自己这节课的体会写下来、比较黑板上的小结和自己的小结，看谁的更好，好在什么地方。

点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。

教师要放开，让学生自己总结所学内容，允许内容的顺序不同，从而构建他们自己的知识框架。

（四）作业：课本第1、3、4题