人教版(新教材)高中物理選擇性必修3學(xué)案1：4 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〖學(xué)習(xí)目標(biāo)〗1.知道光譜、線狀譜和連續(xù)譜的概念.2.知道氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律，知道什么是光譜分析.3.知道玻爾原子理論的基本假設(shè)的主要內(nèi)容．了解能級(jí)躍遷、軌道和能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)等概念．〖知識(shí)梳理〗知識(shí)點(diǎn)一、光譜1．定義用棱鏡或光柵可以把物質(zhì)發(fā)出的光按____展開(kāi)，獲得波長(zhǎng)(頻率)和強(qiáng)度分布的記錄，即光譜．2．分類(1)線狀譜：由__________組成的光譜．(2)連續(xù)譜：由____________的光帶組成的光譜．3．特征譜線：氣體中中性原子的發(fā)光光譜都是________，說(shuō)明原子只發(fā)出幾種________的光．不同原子的亮線位置________，說(shuō)明不同原子的________是不一樣的，光譜中的亮線稱為原子的________．4．應(yīng)用：利用原子的________，可以鑒別物質(zhì)和確定物質(zhì)的________，這種方法稱為_(kāi)_______，它的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，樣本中一種元素的含量達(dá)到10－13g時(shí)就可以被檢測(cè)到．拓展：光譜是復(fù)色光經(jīng)過(guò)色散系統(tǒng)(如棱鏡、光柵)后，被色散開(kāi)的單色光按波長(zhǎng)(或頻率)大小而依次排列的圖案，全稱為光學(xué)頻譜．光譜中最大的一部分可見(jiàn)光譜是電磁波譜中人眼可見(jiàn)的一部分，在這個(gè)波長(zhǎng)范圍內(nèi)的電磁輻射被稱作可見(jiàn)光．知識(shí)點(diǎn)二、氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1．原子內(nèi)部電子的運(yùn)動(dòng)是原子發(fā)光的原因，因此光譜是探索________的一條重要途徑．2．氫原子在可見(jiàn)光區(qū)的四條譜線滿足巴耳末公式：eq\f(1,λ)＝________(n＝3，4，5…)其中R∞叫里德伯常量，其值為R∞＝1.10×107m－1.3．巴耳末公式的意義：以簡(jiǎn)潔的形式反映了氫原子的線狀光譜的特征．『點(diǎn)石成金』：經(jīng)典物理學(xué)無(wú)法解釋原子光譜的分立特征．知識(shí)點(diǎn)三、經(jīng)典理論的困難1．核式結(jié)構(gòu)模型的成就：正確地指出了______的存在，很好地解釋了________散射實(shí)驗(yàn)．2．經(jīng)典理論的困難：經(jīng)典物理學(xué)既無(wú)法解釋原子的______，又無(wú)法解釋原子光譜的________．知識(shí)點(diǎn)四、玻爾理論的基本假設(shè)1．軌道量子化：(1)原子中的電子在______的作用下，繞原子核做__________．(2)電子運(yùn)行軌道的半徑不是任意的，也就是說(shuō)電子的軌道是______的．(3)電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動(dòng)是______的，不產(chǎn)生__________．2．定態(tài)：(1)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)，具有不同的能量，即原子的能量是______的，這些量子化的能量值叫作________．(2)原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)，稱為_(kāi)_______．能量最低的狀態(tài)叫作______，其他的狀態(tài)叫作________．3．躍遷：(1)當(dāng)電子從能量較高的定態(tài)軌道(其能量記為En)躍遷到能量較低的定態(tài)軌道(能量記為Em，m＜n)時(shí)，會(huì)放出能量為hν(h是普朗克常量)的光子，這個(gè)光子的能量由前后兩個(gè)能級(jí)的能量差決定，即hν＝________，該式被稱為頻率條件，又稱輻射條件．(2)反之，當(dāng)電子吸收光子時(shí)會(huì)從能量較低的定態(tài)軌道躍遷到能量較高的定態(tài)軌道，吸收的光子的能量同樣由頻率條件決定．核外電子繞核運(yùn)動(dòng)↓輻射電磁波↓電子軌道半徑連續(xù)變小↓↓原子不穩(wěn)定輻射電磁波頻,率連續(xù)變化，,原子光譜應(yīng),是連續(xù)譜)〖課堂探究〗要點(diǎn)一光譜和光譜分析例1下列關(guān)于光譜的說(shuō)法，正確的是()A．太陽(yáng)光譜是連續(xù)譜B．日光燈產(chǎn)生的光譜是連續(xù)譜C．鈉鹽在酒精燈火焰上汽化后所產(chǎn)生的光譜是線狀譜D．白光通過(guò)鈉蒸氣，所產(chǎn)生的光譜是線狀譜光譜分類(1)發(fā)射光譜：物質(zhì)發(fā)光直接獲得的光譜，分為連續(xù)譜和線狀譜(或原子光譜)．(2)吸收光譜：連續(xù)光譜中某些波長(zhǎng)的光被物質(zhì)吸收后產(chǎn)生的光譜．(3)產(chǎn)生條件及特點(diǎn)光譜分類產(chǎn)生條件光譜特點(diǎn)連續(xù)譜熾熱固體、液體和高壓氣體發(fā)光形成連續(xù)分布，一切波長(zhǎng)的光都有線狀譜(原子光譜)稀薄氣體發(fā)光形成一些不連續(xù)的亮線組成．各元素的譜線不同(又叫特征譜線)吸收光譜熾熱的白光通過(guò)溫度較低的氣體后，某些波長(zhǎng)的光被吸收后形成用分光鏡觀察時(shí)，見(jiàn)到連續(xù)譜背景上出現(xiàn)一些暗線(與特征譜線對(duì)應(yīng))要點(diǎn)二氫原子光譜例2(多選)關(guān)于巴耳末公式eq\f(1,λ)＝R∞eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))n＝3，4，5…的理解，正確的是()A．此公式是巴耳末在研究氫原子光譜特征時(shí)發(fā)現(xiàn)的B．公式中n可取任意值，故氫原子光譜是連續(xù)譜C．公式中n只能取大于或等于3的整數(shù)值，故氫原子光譜是線狀譜D．公式不但適用于氫原子光譜的分析，也適用于其他原子的光譜分析『點(diǎn)石成金』：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，…巴耳末公式的兩點(diǎn)提醒：①巴耳末公式反映氫原子發(fā)光的規(guī)律特征，不能描述其他原子．②公式是在對(duì)可見(jiàn)光的四條譜線分析時(shí)總結(jié)出來(lái)的，在紫外光區(qū)的譜線也適用．要點(diǎn)三玻爾的原子模型例3(多選)玻爾在他提出的原子模型中所作的假設(shè)有()A．原子處在具有一定能量的定態(tài)中，雖然電子做變速運(yùn)動(dòng)，但不向外輻射能量B．原子的不同能量狀態(tài)與電子沿不同的圓軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的C．電子從一個(gè)軌道躍遷到另一個(gè)軌道時(shí)，輻射(或吸收)一定頻率的光子D．電子躍遷時(shí)輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率『點(diǎn)石成金』：解決玻爾的原子模型問(wèn)題的4個(gè)關(guān)鍵①電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，不向外輻射能量．②原子輻射的能量與電子繞核運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)，只由躍遷前后的兩個(gè)能級(jí)差決定．③處于基態(tài)的原子是穩(wěn)定的，而處于激發(fā)態(tài)的原子是不穩(wěn)定的．④原子的能量與電子的軌道半徑相對(duì)應(yīng)，軌道半徑大，原子的能量大，軌道半徑小，原子的能量?。颊n堂達(dá)標(biāo)〗1．如圖所示是某原子的能級(jí)圖，a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長(zhǎng)的光．在下列該原子光譜的各選項(xiàng)中，譜線從左向右的波長(zhǎng)依次增大，則正確的是()2．關(guān)于巴耳末公式eq\f(1,λ)＝R∞eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))的理解，正確的是()A．此公式是巴耳末在研究氧光譜特征時(shí)發(fā)現(xiàn)的B．公式中n可取任意值，故氫光譜是連續(xù)譜C．公式中n只能取整數(shù)值，故氫光譜是線狀譜D．公式不但適用于氫光譜的分析，也適用于其他原子的光譜3．氫原子的核外電子從距核較近的軌道躍遷到距核較遠(yuǎn)的軌道的過(guò)程中()A．電子的動(dòng)能增大，原子的電勢(shì)能增大，原子的能量增大B．電子的動(dòng)能增大，原子的電勢(shì)能減小，原子的能量增大C．電子的動(dòng)能減小，原子的電勢(shì)能減小，原子的能量減小D．電子的動(dòng)能減小，原子的電勢(shì)能增大，原子的能量增大4．(多選)如圖甲所示是a、b、c、d四種元素線狀譜，圖乙是某礦物的線狀譜，通過(guò)光譜分析可以了解該礦物中缺乏的是()A．a(chǎn)元素B．b元素C．c元素D．d元素

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖知識(shí)梳理〗一、1.波長(zhǎng)2．(1)一條條的亮線(2)連在一起3．線狀譜特定頻率不同發(fā)光頻率特征譜線4．特征譜線組成成分光譜分析二、1.原子結(jié)構(gòu)2．R∞eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))三、1.原子核α粒子2．穩(wěn)定性分立特征四、1.(1)庫(kù)侖引力圓周運(yùn)動(dòng)(2)量子化(3)穩(wěn)定電磁輻射2．(1)量子化能級(jí)(2)定態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)3．(1)En－Em〖課堂探究〗要點(diǎn)一例1〖解析〗A錯(cuò)：太陽(yáng)發(fā)出的白光本來(lái)是連續(xù)譜，但在穿過(guò)太陽(yáng)表面溫度比較低的太陽(yáng)大氣層時(shí)，被大氣層內(nèi)存在著的從太陽(yáng)蒸發(fā)出來(lái)的多種元素的氣體吸收，到達(dá)地球時(shí)形成吸收光譜．B錯(cuò)：日光燈是低壓蒸氣發(fā)光，所以產(chǎn)生的是線狀譜．C對(duì)：鈉鹽在酒精燈火焰上汽化后產(chǎn)生線狀譜．D錯(cuò)：白光通過(guò)鈉蒸氣產(chǎn)生的光譜是鈉的吸收光譜．〖答案〗C要點(diǎn)二例2〖解析〗A對(duì)：巴耳末公式是巴耳末在研究氫原子光譜特征時(shí)發(fā)現(xiàn)的．B錯(cuò)，C對(duì)：公式中的n只能取大于或等于3的整數(shù)值，故氫原子光譜是線狀譜．D錯(cuò)：巴耳末公式只適用于氫原子光譜的分析，不適用于其他原子的光譜分析．〖答案〗AC要點(diǎn)三例3〖解析〗A、B、C三項(xiàng)都是玻爾提出來(lái)的假設(shè)．其核心是原子定態(tài)概念的引入與能級(jí)躍遷學(xué)說(shuō)的提出，也就是“量子化”的概念．原子的不同能量狀態(tài)與電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)不同的圓軌道相對(duì)應(yīng)，是經(jīng)典理論與量子化概念的結(jié)合．電子躍遷時(shí)輻射的光子的頻率與能級(jí)間的能量差有關(guān)，與電子繞核做圓周運(yùn)動(dòng)的頻率無(wú)關(guān)．〖答案〗ABC〖課堂達(dá)標(biāo)〗1．〖解析〗由能級(jí)圖及Em－En＝hν知，E3－E1>E2－E1>E3－E2，即νa>νc>νb，又λ＝eq\f(c,ν)，知λa<λc<λb.〖答案〗C2．〖解析〗此公式是巴耳末在研究氫光譜在可見(jiàn)光區(qū)的4條譜線中得到的，只適用于氫光譜的分析，且n只能取大于等于3的整數(shù)，則λ不能取連續(xù)值，故氫原子光譜是線狀譜．〖答案〗C3．〖解析〗從距核較近的軌道躍遷到距核較遠(yuǎn)的軌道過(guò)程中，能級(jí)增大，吸收能量，則總能量增大，根據(jù)keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)知，軌道半徑變大，則電子的速率變小，