3　氢原子光谱名师教学视频（文字实录）

氢原子光谱

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

摄像头、多媒体辅助教学设备

课时安排

1课时

教学过程

（一）引入

（师生互动）师：我们班里的同学相互之间都认识吧，也都说得出对方的姓名，那你是怎么来区分不同的同学的呢？生：看长相。师：关键因为我们每个同学长得各不相同，各有各的特征。这就好比我们的指纹，因人而异，即便是双胞胎的也会有所不同，因而通过识别指纹，我们就可以进行身份验证：例如我们手机的指纹解锁，微信支付宝的指纹支付，就是如此！师：那我们如何来区分不同的物品？生：条形码。师：我们设计了各不相同的条形码来区别不同的物体。现在更多的发展成了二维码，例如：这是万达广场地下停车场的收费二维码。师：那在物理学上，如何区分不同的物质和元素？——光谱分析法

（二）进行新课

光谱分析法，顾名思义，就是分析光谱的方法，那首先我们要明确什么是光谱？光谱你们每个人一定都见到过，提示：夏天的雷阵雨过后天空中会出现？——生：彩虹。对，彩虹就是一种光谱。除此以外，将三棱镜放在阳光下产生的彩色条纹也是光谱。

那什么是光谱？（请学生概括）——复色光按一定的波长（频率）展开所形成的图样。

光谱如何产生？——三棱镜折射色散，光栅衍射，单缝衍射，薄膜干涉等。

光谱能否反应不同光的强弱？——可以。

学习光谱从最简单的原子的光谱着手——氢原子光谱。

仪器介绍，原理讲解

请学生上台观察氢原子的光谱(学生实验)，引起兴趣。

亮线——谱线

线状谱：由分立谱线构成的光谱。

师：氢原子的光谱是这样一条条分立的线状谱，且每一条谱线的颜色各不相同由此说明什么？——生：说明氢原子只能发射某些特定频率的光

师：再观察钠原子的光谱(学生实验)——生：分立的双黄线。

师：说明什么?———生：说明钠原子只能发射两种特定频率的光。师补充：在可见光区域。

师：观察其他原子的光谱都是一些分立的谱线。

师：大量实验表明各种原子发射的光谱都是线状谱，也即各种原子都只能发射某些特定频率的光。比较不同原子的光谱有什么不同? 生：谱线的条数不同，谱线的颜色不同。

师：说明什么？——生1：说明不同原子发射的光的种类有多有少；生2：说明不同原子发射的光的种类不同。

师：既然不同原子发出的光谱各不相同就像好像我们每个人的指纹因人而异，因而我们可以通过光谱来识别不同的原子（光谱分析），那么这些与每个原子相对应的谱线即称为每个原子的特征谱线。

师：有的光谱不是这样一条一条分离的谱线，而是一条连续的光带，这种光谱我们把它称为连续谱，连续谱一般由高温的固体液体和高压的气体产生，连续谱和线状谱都是发射光谱即由物体直接发光产生，而有的光谱则是在连续谱的基础上多了许多暗线，那这些暗线是如何产生的?请大家阅读课本54页科学足迹，2分钟时间来找一找暗线出现的原因。

（学生回答）这些暗线最早是由谁发现的？——夫朗和费（夫朗和费线）

夫朗合费是否对这些暗线作出解？——否

是谁最先解释了太阳光谱中的暗线的含义？——基尔霍夫

他是如何解释太阳光谱中的暗线?——太阳能够发出所有颜色的光（连续光谱），这些光在通过太阳高层大气时，与太阳高层大气中的元素特征谱线相对应的光就会被吸收，因而无法到达地球，形成了太阳光谱上的暗线，由此我们可以知道这些暗线是由于对应的光被吸收了导致，这样的光谱称为吸收光谱。

吸收光谱：物体发出的光经过某些物质时某些特定频率的光被吸收，即形成吸收光谱。

师：吸收光谱能否用来进行物质鉴别——可以。吸收光谱中的这些暗线与不同的原子相对应，也是原子的特征谱线。

师：哪些光谱可以用来进行物质鉴别——线状谱、吸收光谱。

氢原子是最简单的原子，因而它的光谱也最简单，实际氢在可见光区域有四条谱线，如图所示红、蓝、紫、紫。1885年，巴尔末在对氢在可见光区域的四条谱线进行分析时发现，这四条谱线的波长可以用一个公式来概括，如果把它表示成波长的倒数形式，对应的表达式为：

n取3456这些整数，R：里德伯常量。n取不同的值对应的波长不同。

师：n取3和6，那个对应的波长长？

师：这一组谱线我们称为巴尔末系。实际氢在紫外和红外区域也有谱线。在紫外区域的这些谱线的波长可以概括为莱曼系，在红外区域的这些谱线波长有帕邢系、布拉开系、普丰德系等。比较莱曼系和巴尔末系的波长公式有什么不同？这些公式反应了当n取不同的值时对应不同的波长值。它们从数学上反映了氢原子光谱分立的特性。

师:你能不能根据已有知识来解释氢光谱分立的特性? (提示)这些光是哪里发出来的？——氢原子中

光的本质是什么？——电磁波

电磁波如何产生？——周期性变化的电磁场

原子中哪里有周期性变化的电磁场？——负电子在绕核做周期性的运动时就会产生周期性变化的电场，周期性变化的电场又会产生周期性变化的磁场，周期性变化的磁场又会产生周期性变化的电场，以此类推。。。就可以向外辐射电磁波，电磁波向外辐射出去对应也即能量向外辐射出去，原子本身的能量会降低，原子本身的能量降低表现为电子绕核运动的速度减小，由于原子核的吸引，电子绕核运动的轨道半径将减小，随着能量不断向外辐射电子将最终一头栽在原子核上，也就是说原子是不稳定的。而实际组成我们物质的原子都是稳定存在的，这里就出现矛盾；再者随着电子绕核运动的轨道半径逐渐减小，电子绕核运动的速度将逐渐增大，周期将逐渐减小，转动频率将逐渐增大，而电子绕核的转动频率即为发射的电磁波的频率，也就是说发射的电磁波的频率也应该是逐渐增大（连续增大），也即发射光谱应该是连续的。而实际我们实验观察到氢的这些谱线都是分立的，那这里又产生了矛盾，也就是说我们的核式结构模型和经典电磁理论无法解释原子光谱分立的特性，这就需要我们引入新的思想和理论来解释这些现象，那这就是下一节课所要继续学习的内容。

（三）课堂小结

教师活动：教师根据

板书

内容提问并总结。

学生活动：学生回答，适当补充记录。

（四）作业

课本P56 问题与练习

1，2，3题

（五）板书设计

氢原子光谱

一、光谱

连续谱：高温固体，液体和高压气体发光产生

发射光谱

线状谱（特征谱线）：稀薄气体或金属蒸汽发光产生

吸收光谱：高温物体发出的白光（包含一切波长的光）通过较低温度的物质时，某些波长的光被物质吸收后产生（特征谱线）

二、光谱分析

线状谱、吸收光谱

三、巴尔末系