《氫原子光譜與能級(jí)結(jié)構(gòu)》參考教案

PAGE6/62.4氫原子光譜與能級(jí)結(jié)構(gòu)三維教學(xué)目標(biāo)1、知識(shí)與技能（1）了解光譜的定義和分類(lèi)；（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。2、過(guò)程與方法：通過(guò)本節(jié)的學(xué)習(xí)，感受科學(xué)發(fā)展與進(jìn)步的坎坷。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀：培養(yǎng)我們探究科學(xué)、認(rèn)識(shí)科學(xué)的能力，提高自主學(xué)習(xí)的意識(shí)。教學(xué)重點(diǎn)：氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律。教學(xué)難點(diǎn)：經(jīng)典理論的困難。教學(xué)方法：教師啟發(fā)、引導(dǎo)，學(xué)生討論、交流。教學(xué)用具：投影片，多媒體輔助教學(xué)設(shè)備。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(guò)這節(jié)課的學(xué)習(xí)我們就來(lái)進(jìn)一步了解有關(guān)的實(shí)驗(yàn)事實(shí)。進(jìn)行新課一、氫原子光譜1、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(guò)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(jiàn)光區(qū)域還是在不可見(jiàn)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。（1）發(fā)射光譜物體發(fā)光直接產(chǎn)生的光譜叫做發(fā)射光譜。發(fā)射光譜可分為兩類(lèi)：連續(xù)光譜和明線光譜。問(wèn)題：什么是連續(xù)光譜和明線光譜？（連續(xù)分布的包含有從紅光到紫光各種色光的光譜叫做連續(xù)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）熾熱的固體、液體和高壓氣體的發(fā)射光譜是連續(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。如圖所示。稀薄氣體或金屬的蒸氣的發(fā)射光譜是明線光譜。明線光譜是由游離狀態(tài)的原子發(fā)射的，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，因此明線光譜的譜線也叫原子的特征譜線。如圖所示。（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(guò)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)的光譜是吸收光譜。如圖所示。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(lái)鑒別物質(zhì)和確定的化學(xué)組成。這種方法叫做光譜分析。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)。2、玻爾理論對(duì)氫原子光譜的解釋氫原子是最簡(jiǎn)單的原子，其光譜也最簡(jiǎn)單。（課件展示）玻爾原子理論中計(jì)算氫原子電子的各條可能軌道的半徑和電子在各條軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的能量公式是什麼？看課本P38，找氫原子光譜在可見(jiàn)光區(qū)的四條譜線波長(zhǎng)：（1）氫光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律：即巴耳末公式：，n=3,4,5,┅┅其中λ是氫原子光波的波長(zhǎng)，R為里德伯常量實(shí)驗(yàn)值為R=1.096776×107m-1（2）玻爾理論導(dǎo)出的氫光譜規(guī)律：按玻爾的原子理論，氫原子的電子從能量較高的軌道n躍遷到能量較低的軌道2時(shí)輻射出的光子能量：但：，由此可得：n=3,λ=n=3,λ=n=4,λ=n=5,λ=……由于，所以上式可寫(xiě)作：，此式與巴耳末公式比較，形式完全一樣，里德伯常量與實(shí)驗(yàn)符合的很好。由此可知，氫光譜的巴耳末線系是電子從n=3,4,5,6,等能級(jí)躍遷到n=2的能級(jí)時(shí)輻射出來(lái)的。玻爾原子理論還解釋了帕邢系（在紅外區(qū)），預(yù)言了當(dāng)時(shí)未發(fā)現(xiàn)的氫原子的其他光譜線系。n萊曼系巴耳末系帕邢系布拉開(kāi)系E/n萊曼系巴耳末系帕邢系布拉開(kāi)系E/eV∞05-0.544遠(yuǎn)紅外-0.843紅外-1.512可見(jiàn)-3.41紫外-13.6玻爾理論的局限性玻爾原子模型在解釋氫原子光譜上獲得成功，而對(duì)核外電子較多的原子，理論與實(shí)驗(yàn)相差很多，玻爾理論不再成立，取而代之的是量子力學(xué)。玻爾理論的