人教版(新教材)高中物理選擇性必修3學(xué)案2：4 4 第1課時(shí) 氫原子光譜和玻爾的原子模型

人教版(新教材)高中物理選擇性必修第三冊(cè)PAGEPAGE14.4第1課時(shí)氫原子光譜和玻爾的原子模型〖素養(yǎng)目標(biāo)〗1.了解光譜、連續(xù)譜和線狀譜等概念2.知道氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律3.知道經(jīng)典物理的困難在于無(wú)法解釋原子的穩(wěn)定性和光譜分立特征4.知道玻爾原子理論基本假設(shè)的主要內(nèi)容．〖知識(shí)梳理〗知識(shí)點(diǎn)一、光譜1．定義用光柵或棱鏡可以把各種顏色的光按波長(zhǎng)展開，獲得光的波長(zhǎng)(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜．2．分類(1)線狀譜：由一條條的亮線組成的光譜．(2)連續(xù)譜：由連在一起的光帶組成的光譜．(3)吸收光譜：連續(xù)譜中某些波長(zhǎng)的光被物質(zhì)吸收后的光譜3．光譜分析(1)定義：利用原子的特征譜線來(lái)鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的組成成分．(2)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高．知識(shí)點(diǎn)二、氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1.氫原子的光譜（可見(jiàn)光）氫原子只能發(fā)出一系列特定波長(zhǎng)的光，氫原子光譜是不連續(xù)的線狀譜。2.巴耳末公式①公式：eq\f(1,λ)＝R∞(eq\f(1,22)－eq\f(1,n2))(n＝3,4,5，…)．②意義：巴耳末公式以簡(jiǎn)潔的形式反映了氫原子的線狀光譜，即輻射波長(zhǎng)的分立特征．3.氫光譜在紅外和紫外光區(qū)的其他譜線也都滿足與巴耳末公式類似的關(guān)系式。知識(shí)點(diǎn)三、經(jīng)典理論的困難(1)用經(jīng)典(電磁)理論在解釋原子的穩(wěn)定性和原子光譜的分立特征時(shí)遇到了困難．(2)經(jīng)典理論可以很好地應(yīng)用于宏觀物體，但不能用來(lái)解釋原子世界的現(xiàn)象．知識(shí)點(diǎn)四、玻爾原子理論的基本假設(shè)1.軌道量子化(1)原子中的電子在庫(kù)侖力的作用下，繞原子核做圓周運(yùn)動(dòng)．(2)電子繞核運(yùn)動(dòng)的軌道是量子化的．(3)電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動(dòng)是穩(wěn)定的，且不產(chǎn)生電磁輻射．2．定態(tài)當(dāng)電子在不同軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，原子處于不同的狀態(tài)，原子在不同的狀態(tài)中具有不同的能量，即原子的能量是量子化的，這些量子化的能量值叫做能級(jí)，原子具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為定態(tài)．能量最低的狀態(tài)叫做基態(tài)，其他的能量狀態(tài)叫做激發(fā)態(tài)．3．頻率條件當(dāng)電子從能量較高的定態(tài)軌道(其能量記為Em)躍遷到能量較低的定態(tài)軌道(其能量記為En，m＞n)時(shí)，會(huì)放出能量為hν的光子，該光子的能量hν＝Em－En，這個(gè)式子被稱為頻率條件，又稱輻射條件．〖典例精析〗例1．氫原子光譜除了巴耳末系外，還有賴曼系，帕邢系等，其中賴曼系的表達(dá)式為，求賴曼系中波長(zhǎng)最長(zhǎng)的波對(duì)應(yīng)的頻率．例2．已知?dú)湓庸庾V中巴耳末線系第一條譜線的波長(zhǎng)為．（1）試推算里德伯常量的值．（2）利用巴耳末公式求其中第四條譜線的波長(zhǎng)和對(duì)應(yīng)光子的能量．（）例3．如圖所示，某原子的三個(gè)能級(jí)的能量分別為E1、E2和E3．a(chǎn)、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長(zhǎng)的光，下列判斷正確的是．A．E1>E2>E3 B．(E3-E2)>(E2-E1) C．b光的波長(zhǎng)最長(zhǎng) D．c光的頻率最高〖素養(yǎng)作業(yè)〗1關(guān)于光譜和光譜分析，下列說(shuō)法正確的是()A．太陽(yáng)光譜是連續(xù)譜，分析太陽(yáng)光譜可以知道太陽(yáng)內(nèi)部的化學(xué)組成B．霓虹燈和煉鋼爐中熾熱鐵水產(chǎn)生的光譜，都是線狀譜C．強(qiáng)白光通過(guò)酒精燈火焰上的鈉鹽，形成的是吸收光譜D．進(jìn)行光譜分析時(shí)，可以利用發(fā)射光譜，也可以用吸收光譜2(多選)下列說(shuō)法中正確的是()A．進(jìn)行光譜分析，可以用線狀譜，也可以用吸收光譜B．光譜分析的優(yōu)點(diǎn)是非常靈敏而迅速C．使一種物質(zhì)發(fā)出的白光通過(guò)另一種物質(zhì)的低溫蒸氣，取得吸收光譜，就可以對(duì)前者的化學(xué)組成進(jìn)行分析D．?dāng)z下月球的光譜，可以分析出月球是由哪些元素組成的3巴耳末系譜線波長(zhǎng)滿足巴耳末公式eq\f(1,λ)＝R∞eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))(n＝3，4，5，…)，在氫原子光譜可見(jiàn)光區(qū)(巴耳末系的前四條譜線在可見(jiàn)光區(qū))，最長(zhǎng)波長(zhǎng)與最短波長(zhǎng)之比為()A.eq\f(8,5) B.eq\f(9,5) C.eq\f(4,3) D.eq\f(9,8)4(多選)關(guān)于經(jīng)典電磁理論與氫原子光譜之間的關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是()A．經(jīng)典電磁理論很容易解釋原子的穩(wěn)定性B．根據(jù)經(jīng)典電磁理論，電子繞原子核轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電子會(huì)不斷釋放能量，最后被吸附到原子核上C．根據(jù)經(jīng)典電磁理論，原子光譜應(yīng)該是連續(xù)的D．氫原子光譜徹底否定了經(jīng)典電磁理論5(多選)下列與玻爾理論有直接關(guān)系的敘述中，正確的是()A．電子繞原子核運(yùn)動(dòng)，但并不向外輻射能量，這時(shí)原子的狀態(tài)是穩(wěn)定的B．原子的一系列能量狀態(tài)是不連續(xù)的C．原子從一個(gè)能量狀態(tài)躍遷到另一個(gè)能量狀態(tài)時(shí)，吸收或放出某一頻率的光子D．氫原子由帶正電的原子核和帶負(fù)電的電子組成，電子繞原子核旋轉(zhuǎn)

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁例1．〖答案〗〖解析〗對(duì)于賴曼系，當(dāng)時(shí)對(duì)應(yīng)光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)波長(zhǎng)的光對(duì)應(yīng)的頻率為例2．〖答案〗（1）（2）〖解析〗（1）巴耳末系中第一條譜線為時(shí)，即（2）巴耳末系中第四條譜線對(duì)應(yīng)，則例3．〖答案〗D〖解析〗AB.結(jié)合題圖和電子躍遷時(shí)發(fā)出的光子的能量為：可知，能量差等于光子的能量，能量差等于光子的能量，能量差等于光子的能量，那么對(duì)應(yīng)的能量最大，而對(duì)應(yīng)的能量最小，因：且則有故AB錯(cuò)誤；CD.又光的頻率最高，光的波長(zhǎng)最長(zhǎng)，故C錯(cuò)誤，D正確．〖素養(yǎng)作業(yè)〗1〖解析〗A錯(cuò)：太陽(yáng)光譜是吸收光譜，這是由于太陽(yáng)內(nèi)部發(fā)出的強(qiáng)光經(jīng)過(guò)太陽(yáng)大氣層時(shí)產(chǎn)生的．B錯(cuò)：霓虹燈內(nèi)是稀薄氣體，因此光譜是線狀譜，而煉鋼爐中熾熱鐵水產(chǎn)生的光譜是連續(xù)譜．C對(duì)：強(qiáng)白光通過(guò)酒精燈火焰上的鈉鹽時(shí)，某些頻率的光被吸收，形成吸收光譜．D錯(cuò)：發(fā)射光譜可以分為連續(xù)譜和線狀譜，而光譜分析中只能用線狀譜．〖答案〗C2〖解析〗由于每種元素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)和確定它的化學(xué)組成．所以光譜分析可以用線狀譜或者吸收光譜．吸收光譜分析的是低溫蒸氣物質(zhì)的化學(xué)組成．月球的光譜是太陽(yáng)的反射光譜，故不能分析月球是由哪些元素組成的．〖答案〗AB3〖解析〗在巴耳末系中，根據(jù)eq\f(1,λ)＝R∞eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))知，當(dāng)n＝3時(shí)，光子能量最小，波長(zhǎng)最大，有eq\f(1,λmax)＝R∞eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,32)))＝eq\f(5R∞,36)；當(dāng)n＝6時(shí)，光子能量最大，波長(zhǎng)最小，有eq\f(1,λmin)＝R∞eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,62)))＝eq\f(2R∞,9).所以eq\f(λmax,λmin)＝eq\f(8,5).〖答案〗A4〖解析〗根據(jù)經(jīng)典電磁理論：電子繞原子核轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電子會(huì)不斷釋放能量，最后被吸附到原子核