3　氢原子光谱公开课教案

氢原子光谱教学设计

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

原子光谱的分类

★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：

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：

通过泰坦尼克号中“海洋之心”蓝宝石的鉴定引入新课

（二）进行新课

一、棱镜和光栅的分光原理

1、棱镜的分光原理（结合课件展示）

讨论：为什么用一束很细的光照射三棱镜？

2、光栅的分光原理

（1）光栅：由大量等宽等间距的平行狭缝构成的光学器件称为光栅。光栅由两种一种是投射光栅，一种是反射光栅。

（2）白光的单缝衍射图样(中央条纹）

二、光谱

1、光谱：复色光经过色散系统（如棱镜、光栅）分光后，被色散开的单色光按波长（或频率）大小而依次排列的图案，全称为光学频谱。

2、连续光谱：有的光谱是连在一起的光带，称为连续光谱。

（1）思考：连续光谱对复色光的成分有什么要求？

（2）由炽热的固体、液体或高压气体所发的光都能形成连续光谱

3、线状光谱：有些光谱是一条一条的亮线，称为线状光谱。

（1）思考：线状光谱对光的成分有什么要求？

（2）单原子气体或金属蒸气所发的光波均有线状光谱，故线状光谱又称原子光谱，也叫原子的发射光谱。

（3）由于特定的原子只能发出特定的现状光谱，所以这种原子的线状光谱，也叫它的特征光谱。

4、吸收光谱：实验表明当用连续光谱照射某种原子时，这种原子也会吸收与自己线状光谱中波长相同的谱线，而使连续光谱中出现一些暗线的光谱，叫这种原子的吸收光谱。吸收光谱也是这种原子的特征光谱。

思考：线状光谱和吸收光谱由什么关系？

5、光谱分析：光谱分析法是利用光谱学的原理和实验方法以确定物质的结构和化学成分的分析方法。各种结构的物质都具有自己的特征光谱，光谱分析法就是利用特征光谱研究物质结构或测定化学成分的方法。

思考：给定你某种未知物质，可以采取哪些思路来对其进行光谱分析？

思路1：使它发光，观察它的线状光谱，进行分析。

思路2：用连续光谱照射，观察它的吸收光谱，进行分析。

现在我们来共同探讨用光谱分析的方法鉴定“海洋之心”蓝宝石的真伪

小百科：

（1）蓝宝石，是刚玉宝石中除红色的红宝石之外，其它颜色刚玉宝石的通称，主要成分是氧化铝（Al2O3）。其中三氧化二铝是晶体，透光很好，蓝色的蓝宝石，之所以是蓝色，是由于其中混有少量钛（Ti）和铁（Fe）杂质所致。

（2）品相高的蓝宝石的标准吸收光谱：（钛和铁的特征光谱叠加）

三､氢原子光谱

1.氢原子光谱:氢原子是自然界中最简单的原子,对它的光谱线的研究获得的原子内部结构的信息,对于研究复杂的原子的结构有指导意义.

从1885年,瑞士的中学教师巴耳末由大量的实验数据分析出氢原子发射的线状谱是按照一定规律组成的若干线系构成的,这些谱线的波长可以用下列表达式表示其满足的规律称为巴耳末公式：

式中R为一常数,叫做里德伯常量.实验测得R=1.10×107 m-1,n为大于或等于3的一系列整数.这个公式确定的一组谱线称为巴耳末系,后来在氢原子光谱中的紫外区和红外区又发现了另外的一些谱线,它们的谱线都满足与巴耳末公式类似的关系式.

2.经典理论的困难

按照经典理论

原子是不稳定的,原子发光的光谱应为连续谱,事实上原子是稳定的而且发光为线状光谱.

(1)按照卢瑟福的核式结构模型,核外电子受到原子核的引力作用,不可能是静止的,它一定以一定的速度绕核转动,既然电子在运动,它的电磁场就在变化,而变化的电磁场会激发电磁波,也就是说,它将自己绕核转动的能量以电磁波的形式辐射出去.因此,电子转动的系统是不稳定的,电子会失去能量,最后一头栽进原子核,但事实不是这样的,原子是个很稳定的系统.

(2)按照经典的电磁理论,电子辐射电磁波的频率,就是它绕原子核转动的频率,电子的能量越来越小,它离原子核越来越近,周期越来越短,这种变化是连续的,也就是说我们应该得到原子辐射的各种频率的光,即原子光谱应为连续光谱,而实际上我们看到的是分立的线状谱.