3　氢原子光谱教案设计

湘潭市第三中学教师统一备课用纸

科目

物理

年级

高三

班级

324

时间

2017 年

9 月

28日

总第

13课时

课

题

教学目标：

18.3

氢原子光谱

知识与技能: 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征。

过程与方法: 1．培养学生观察现象分析归纳得出结论的逻辑推理能力。

2．体会建立模型研究物理问题的方法，理解物理模型的演化及其在物理学发展过程中的作用。

情感、态度与价值观

1．感受科学家们细致、敏锐的科学态度和不畏权威、尊重事实、尊重科学的科学精神。

2．让学生认识到人类对微观世界的认识是不断扩大和加深的，领悟和感受科学研究方法的正确使用对科学发展的重要意义。

重

点

难

点

氢光谱的实验规律。

经典物理无法解释原子的稳定性和光谱分立特征。

教学用具

投影片，多媒体辅助教学设备

学习方法

教师启发、引导，学生讨论、交流。

教学过程

（一）进行新课

一、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．光谱的分类

（1）发射光谱：物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。发射光谱可分为线状谱和连续谱。

①线状谱：由一条条的亮线（谱线）组成的光谱，叫做线状谱，也叫明线光谱。

产生：由稀薄气体或金属蒸气发光产生。例如：霓虹灯（灯管内充入各种惰性气体）、日光灯（灯管内充入稀薄的汞蒸气）发出的光都形成线状谱。

特点：各种元素的原子都只能发出具有本身特征的某些波长的光，因此线状谱的谱线也叫做原子的特征谱线。

②连续谱：由连在一起的光带组成的光谱，叫做连续谱。

产生：由炽热的固体、液体和高压气体直接发光产生。例如：白炽灯丝发出的光、蜡焰、炽热的钢水发出的光都形成连续谱。

（2）吸收光谱：高温物体发出的白光通过低温物质，某些频率的光被物质吸收，形成了明亮背景下的暗线，这样的光谱叫做吸收光谱。

连续谱

H的发射光谱

Na的发射光谱

Na的吸收光谱

太阳光谱

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线状谱中的每一条明线相对应，因此吸收光谱也是原子的特征谱线。

3．光谱分析

（1）定义：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。

（2）优点：灵敏度高。样本中一种元素的含量达到1010g时就可以被检测到。

（3）应用：考古、天文、医疗（微量元素检测）等。

说明：只有线状谱和吸收光谱能用于光谱分析。

例1．关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是（ BD ）

A．太阳光谱和白炽灯光谱都是连续谱 B．霓虹灯产生的光谱是线状谱

C．进行光谱分析时，只能用线状谱

D．同一元素吸收光谱的暗线和线状谱的亮线的位置是一一对应的

练1．下列关于光谱和光谱分析的说法中，正确的是（ D ）

A．日光灯产生的光谱是连续谱

B．我们能通过光谱分析鉴别月球的物质成分

C．太阳光谱中的暗线说明太阳上缺少与这些暗线相对应的元素

D．连续谱是不能原来做光谱分析的

二、氢原子光谱的实验规律

1．气体发光原理

玻璃管中稀薄气体的分子在强电场的作用下会

电离，成为自由移动的正负电荷，于是气体变成导体，导电时会发光。这样的装置叫做气体放电管。

2．氢原子光谱

从氢气放电管可以获得氢原子光谱。下图是可见光区域的14条谱线。

3．巴耳末公式

1R(11) n3，4，5，…

222n7-1（1）式中R叫做里德伯常量，实验测得的值为R1.1010m。

（2）n的含义：①每个n值分别对应一条谱线；②n只能取整数，不能连续取值，说明了原子光谱波长的分立特征。

4．其它公式

111

R(22)

n2，3，4，…

红外光：

莱曼系

1n

111R()

n3，4，5，…

可见光：

巴耳末系

22n2

111

R(22)

n4，5，6，…

帕刑系

3n

111

R()

n5，6，7，…

布喇开系

紫外光224n

111

R(22)

n6，7，8…

普丰德系

5n

例2．氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为（ A ）

A．5472 B． C． D．

99991R(11) n3，4，5，…

222n解析：

巴耳末公式 当n时，波长最小，1minR41，解得：

minR22当n3时，波长最大，1mR(3611)，解得：

m225R23则：min5

m9

练2．氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的光子能量为E1，其次为E2，则A．E1为（ A ）

E2202723 B． C． D．

2720321R(11) n3，4，5，… 222n解析：

巴耳末公式 当n3时，波长最长，设为1，则：11R(13611，解得：

)15R22321611，解得：

)2223R24当n4时，波长第二长，设为2，则： 光子能量Ehvh2R(c1 则：E1220

E2127三、经典理论的困难

卢瑟福的核式结构模型正确地指出了原子核的存在，很好地解释了粒子散射实验。但是，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。

1．经典物理学

核外电子绕核转动

周期性变化的电磁场激发电磁

电子做螺旋式运动

原子不稳定

原子的光谱是连续的

2．事实：原子是个很稳定的系统、原子的光谱是分立的线状谱。

（二）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。

点评：总结课堂内容，培养学生概括总结能力。

（三）作业：

问题与练习P56 T1、2、3 板书设计

18.3

氢原子光谱

教学后记

一、光谱

1．定义 2．光谱的分类 3．光谱分析

二、氢原子光谱的实验规律

1．气体发光原理

2．氢原子光谱

3．巴耳末公式

4．其它公式

三、经典理论的困难