3　氢原子光谱教案设计范例

18.3 氢原子光谱

【教学目标】

1.知道什么是光谱，能说出连续谱和线状谱的区别. 2.能记住氢原子光谱的实验规律. 3.能说出经典物理学在解释原子的稳定性和原子光谱分立特性上的困难．

4.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】

以讲授为主的综合启发式

【教学过程】

一、光谱和光谱分析

1．光谱

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．

提出问题

根据经典的电磁理论，原子的光谱是怎样的？而实际看到的原子的光谱是怎样的？

答：根据经典电磁理论，原子可以辐射各种频率的光，即原子光谱应该是连续的，而实际上看到的原子的光谱总是分立的线状谱．这是什么原因呢？本节课就来研究它。

2．光谱的分类和比较（结合多媒体讲解）

光谱分类

连续谱

产生条件

炽热固体、液体和高压气体发光形成

线状谱(原子光谱) 发射光谱

吸收光谱

3.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．

1

光谱形式

连续分布，一切波长的光都有

一些不连续的亮线组

稀薄气体发光形成

成．不同元素谱线不同(又叫特征谱线) 炽热的白光通过温度较低的气体后，某些波长的光被吸收后形成

用分光镜观察时，见到连续谱背景上出现一些暗线(与特征谱线对应)

(2)产生原因：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，这就形成了连续谱背景下的暗线．

氢、钠的光谱、太阳光谱

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．

(1)优点：灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10(2)应用：a.发现新元素；b.鉴别物体的物质成分．

(3)用于光谱分析的光谱：线状谱和吸收光谱．

二、氢原子光谱的实验规律

1．巴耳末公式

111－＝R(2－2)，n＝3,4,5，…式中R叫做里德伯常量，实验值为R＝1.10×107 m1. λ2n巴耳末公式说明氢原子光谱的波长只能取分立值，不能取连续值．巴耳末公式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．其他公式

氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线满足与巴耳末公式类似的关系式．如莱曼系在紫外光区，公2

－10 g时就可以被检测到．

111式为＝R12－n2，其中n＝2,3,4，…

λ三、经典理论的困难

引导学生阅读教材相关内容后教师总结：

卢瑟福原子核式模型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。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。按经典物理学电子绕核旋转，作加速运动，电子将不断向四周辐射电磁波，它的能量不断减小，从而将逐渐靠近原子核，最后落入原子核中。但事实上原子是个稳定的系统。轨道及转动频率不断变化，辐射电磁波频率也是连续的，原子光谱应是连续的光谱。而实际上看到的是分立的线状谱。

这些矛盾说明尽管经典物理学理论可以很好地应用宏观物休，但它不能解释原子世界的现象，引入新观念是必要的。

四、例题

例1

对原子光谱，下列说法正确的是(

) A．原子光谱是连续的

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，但各种原子的原子光谱可能是相同的

D．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素

答案

D 例2

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．根据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成

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

111例3

巴耳末通过对氢原子光谱的研究总结出巴耳末公式＝R(2－2)，n＝3,4,5，…，对此，下列说λ2n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．巴耳末依据氢原子光谱的分析总结出巴耳末公式

D．巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，其波长的分立值并不是人为规定的

答案

CD 例4

如图甲所示，是a、b、c、d四种元素的线状谱，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是(

)

3

A．a元素

B．b元素

C．c元素

D．d元素

答案

BD

五、小结

【教学反思】

本节内容比较抽象难理解，教师应充分利用现代教育技术尽最大可能化解教学难点，使抽象的内容形象化。

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