《氢原子光谱与能级结构》参考教案

PAGE6/62.4氢原子光谱与能级结构三维教学目标1、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。2、过程与方法：通过本节的学习，感受科学发展与进步的坎坷。3、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：投影片，多媒体辅助教学设备。引入新课粒子散射实验使人们认识到原子具有核式结构，但电子在核外如何运动呢？它的能量怎样变化呢？通过这节课的学习我们就来进一步了解有关的实验事实。进行新课一、氢原子光谱1、光谱（结合课件展示）早在17世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的彩色光带叫做光谱。（如图所示）光谱是电磁辐射（不论是在可见光区域还是在不可见光区域）的波长成分和强度分布的记录。有时只是波长成分的记录。（1）发射光谱物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。发射光谱可分为两类：连续光谱和明线光谱。问题：什么是连续光谱和明线光谱？（连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的光谱叫做连续光谱。只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱。明线光谱中的亮线叫谱线，各条谱线对应不同波长的光）炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱。例如白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱。如图所示。稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱是明线光谱。明线光谱是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子的光谱。实践证明，原子不同，发射的明线光谱也不同，每种原子只能发出具有本身特征的某些波长的光，因此明线光谱的谱线也叫原子的特征谱线。如图所示。（2）吸收光谱高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过物质时，某些波长的光被物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都跟该种原子的原子的发射光谱中的一条明线相对应。这表明，低温气体原子吸收的光，恰好就是这种原子在高温时发出的光。因此吸收光谱中的暗谱线，也是原子的特征谱线。太阳的光谱是吸收光谱。如图所示。课件展示：氢、钠的光谱、太阳光谱：投影各种光谱的特点及成因知识结构图：（3）光谱分析由于每种原子都有自己的特征谱线，因此可以根据光谱来鉴别物质和确定的化学组成。这种方法叫做光谱分析。原子光谱的不连续性反映出原子结构的不连续性，所以光谱分析也可以用于探索原子的结构。2、玻尔理论对氢原子光谱的解释氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。（课件展示）玻尔原子理论中计算氢原子电子的各条可能轨道的半径和电子在各条轨道上运动时的能量公式是什麽？看课本P38，找氢原子光谱在可见光区的四条谱线波长：（1）氢光谱的实验规律：即巴耳末公式：，n=3,4,5,┅┅其中λ是氢原子光波的波长，R为里德伯常量实验值为R=1.096776×107m-1（2）玻尔理论导出的氢光谱规律：按玻尔的原子理论，氢原子的电子从能量较高的轨道n跃迁到能量较低的轨道2时辐射出的光子能量：但：，由此可得：n=3,λ=n=3,λ=n=4,λ=n=5,λ=……由于，所以上式可写作：，此式与巴耳末公式比较，形式完全一样，里德伯常量与实验符合的很好。由此可知，氢光谱的巴耳末线系是电子从n=3,4,5,6,等能级跃迁到n=2的能级时辐射出来的。玻尔原子理论还解释了帕邢系（在红外区），预言了当时未发现的氢原子的其他光谱线系。n莱曼系巴耳末系帕邢系布拉开系E/n莱曼系巴耳末系帕邢系布拉开系E/eV∞05-0.544远红外-0.843红外-1.512可见-3.41紫外-13.6玻尔理论的局限性玻尔原子模型在解释氢原子光谱上获得成功，而对核外电子较多的原子，理论与实验相差很多，玻尔理论不再成立，取而代之的是量子力学。玻尔理论的