人教版選修(3-5)《氫原子光譜》教案

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1、 最新人教版選修 (3-5)《氫原子光譜》教案氫原子光 譜 教學(xué)目標(biāo) （1）了解光譜的定義和分類； （2）了解氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 ,知道巴耳末系； （3）了解經(jīng)典原子理論的困難。 引入新課 粒子散射實(shí)驗(yàn)使人們認(rèn)識(shí)到原子具有核式結(jié)構(gòu) ,但電子在核外如何運(yùn)動(dòng)呢？它的能量怎樣變化呢？通過這節(jié)課的學(xué)習(xí)我們就來進(jìn)一步了解有關(guān)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)。 一、光譜（結(jié)合課件展示） 早在 17 世紀(jì) ,牛頓就發(fā)現(xiàn)了日光通過三棱鏡后的色散現(xiàn)象 ,并把實(shí)驗(yàn)中得到的彩色光帶叫做光譜。（如圖所示） 光譜是電磁輻射（不論是在可見光區(qū)域

2、還是在不可見光區(qū)域）的波長(zhǎng)成分和強(qiáng)度分布的記錄。有時(shí)只是波長(zhǎng)成分的記錄。 用光柵或棱鏡可以把光按波長(zhǎng)展開 ,獲得光的波長(zhǎng)（頻率）成分和強(qiáng)度分布的記錄 ,即光譜。有時(shí)只是波長(zhǎng)成分的記錄。 1、發(fā)射光譜 （ 1）定義：物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜叫做發(fā)射光譜。 （2）分類：發(fā)射光譜可分為兩類：連續(xù)光譜和明線光譜。 ①連續(xù)光譜 A 由波長(zhǎng)連續(xù)分布的包含有從紅光到紫光各種色光組成的連在一起的光帶叫連續(xù)光譜。 特點(diǎn)：光譜看起來不是一條條分立的譜線 ,而是連在一起的光帶。 即連續(xù)分布的包含有從紅光到紫光各種色光的光譜。 B 熾熱的固體、液體和高壓氣體的發(fā)射光譜是連

3、續(xù)光譜。 例如白熾燈絲發(fā)出的光、燭焰、熾熱的鋼水發(fā)出的光都形成連續(xù)光譜。 明線光譜：只含有一些不連續(xù)的亮線的光譜叫做明線光譜。明線光譜中的亮線叫譜線 ,各條譜線對(duì)應(yīng)不同波長(zhǎng)的光。 ② 明線光譜 A 只含有一些不連續(xù)的亮線的光譜叫做明線光譜。 明線光譜中的亮線叫譜線 ,各條譜線對(duì)應(yīng)不同波長(zhǎng)的光。 B 稀薄氣體或金屬的蒸氣的發(fā)射光譜是明線光譜。 C 各種原子的發(fā)射光譜都是線狀譜 ,說明原子只能發(fā)出幾種特定頻率的光。不同原子的亮線位置不同 ,說明不同原子的發(fā)光頻率是不一樣的 ,因此這些 亮線稱為原子的特征譜線。 明線光譜是由游離狀態(tài)的原子發(fā)射的

4、 ,所以也叫原子的光譜。實(shí)踐證明 ,原子 不同 ,發(fā)射的明線光譜也不同 ,每種原子只能發(fā)出具有本身特征的某些波長(zhǎng)的光, 1 / 3 因此明線光譜的譜線也叫原子的特征譜線。 2、吸收光譜 高溫物體發(fā)出的白光（其中包含連續(xù)分布的一切波長(zhǎng)的光）通過物質(zhì)時(shí) ,某些波長(zhǎng)的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜 ,叫做吸收光譜。各種原子的吸收光譜中的每 一條暗線都跟該種原子的原子的發(fā)射光譜中的一條明線相對(duì)應(yīng)。這表明 ,低溫氣體原子吸收的光 ,恰好就是這種原子在高溫時(shí)發(fā)出的光。因此吸收光譜中的暗譜 線 ,也是原子的特征譜線。太陽(yáng)的光

5、譜是吸收光譜。課件展示：氫、鈉的光譜、太陽(yáng)光譜： 投影各種光譜的特點(diǎn)及成因知識(shí)結(jié)構(gòu)圖： 3、光譜分析 （ 1）由于每種原子都有自己的特征譜線 ,因此可以根據(jù)光譜來鑒別物質(zhì)和確定 物質(zhì)的組成成分。這種方法叫做光譜分析。 （2）原子光譜的不連續(xù)性反映出原子結(jié)構(gòu)的不連續(xù)性 ,所以光譜分析也可以用于探索原子的結(jié)構(gòu)。 （ 3）光譜分析法由基爾霍夫開創(chuàng)的。優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高。樣本中一種元素的含量達(dá)到 10-10g 時(shí)就可以被檢測(cè)到。 （ 4） 同種物質(zhì)吸

6、收光譜中的暗線與它明線光譜中的明線相對(duì)應(yīng) ,明線光譜和吸收光譜中的譜線都是原子的特征光譜 ,都可以用于光譜分析。 二、氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律 氫原子是最簡(jiǎn)單的原子 ,其光譜也最簡(jiǎn)單。 氣體放電管： 玻璃管中的稀薄氣體的分子在強(qiáng)電場(chǎng)的作用下會(huì)電離 ,成為自由移動(dòng)的正負(fù)電荷 ,于是氣體變成導(dǎo)體 ,導(dǎo)電時(shí)會(huì)發(fā)光。這樣的裝置叫做氣體放電管。 1885 年,巴耳末對(duì)當(dāng)時(shí)已知的 ,在可見光區(qū)的 14 條譜線作了分析 ,發(fā)現(xiàn)這些譜線的波長(zhǎng)可以用一個(gè)公式表示： 巴爾末公式 1 R 1 1 （n=3,4,5,?） 22 n2 R: 里德伯常量 R=1.1

7、0 107m-1 2 / 3 除了巴耳末系 ,后來發(fā)現(xiàn)的氫光譜在紅外和紫個(gè)光區(qū)的其它譜線也都滿足與巴耳末公式類似的關(guān)系式。 三、盧瑟福原子核式模型的困難 原子核式結(jié)構(gòu)跟經(jīng)典電磁理論的矛盾 1．原子將是不穩(wěn)定的 按照經(jīng)典理論 , 繞核加速運(yùn)動(dòng)的電子應(yīng)該輻射出電磁波 , 因此它的能量逐漸減小 , 隨著能量的減小 , 電子繞核運(yùn)動(dòng)的半徑也要減小 , 電子將沿著螺旋線的軌道落入原子核而使原子“坍塌”。這樣原子是不穩(wěn)定的。2．大量原子的光譜將是包含一切頻率的連續(xù)光譜。 按照經(jīng)典電磁理論 , 電子饒核運(yùn)行時(shí) , 輻射電磁波的頻率應(yīng)等

8、于電子饒核運(yùn) 行的頻率 , 隨著運(yùn)行軌道半徑的不斷變化 , 電子饒核運(yùn)行的頻率不斷變化 , 原子輻射電磁波的頻率也應(yīng)不斷變化 , 這樣大量原子發(fā)光的頻率應(yīng)當(dāng)是連續(xù)光譜 , 而實(shí)際原子光譜是不連續(xù)的。是分立的線狀譜。 原子光譜是由一些不連續(xù)的亮線組成的明線光譜。 這些矛盾表明從宏觀現(xiàn)象總結(jié)出的電磁理論不適用于原子產(chǎn)生的微觀現(xiàn)象。為了解決這些矛盾 ,丹麥的物理學(xué)家玻爾提出了較好的解決辦法。 盧瑟福原子核式模型正確地指出了原子核的存在 ,很好地解釋了 α粒子散射實(shí)驗(yàn)。但是。經(jīng)典物理學(xué)既無(wú)法解釋原子的穩(wěn)定性 ,又無(wú)法解釋原子光譜的分立特征。 3 / 3