人教版(新教材)高中物理選擇性必修3學案1：4 4 第1課時 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PAGEPAGE24.4第1課時氫原子光譜和玻爾的原子模型〖學習目標〗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驗規(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的主要內容．了解能級躍遷、軌道和能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)等概念．〖知識梳理〗知識點一、光譜1．定義用棱鏡或光柵可以把物質發(fā)出的光按____展開，獲得波長(頻率)和強度分布的記錄，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________，說明原子只發(fā)出幾種________的光．不同原子的亮線位置________，說明不同原子的________是不一樣的，光譜中的亮線稱為原子的________．4．應用：利用原子的________，可以鑒別物質和確定物質的________，這種方法稱為________，它的優(yōu)點是靈敏度高，樣本中一種元素的含量達到10－13g時就可以被檢測到．拓展：光譜是復色光經(jīng)過色散系統(tǒng)(如棱鏡、光柵)后，被色散開的單色光按波長(或頻率)大小而依次排列的圖案，全稱為光學頻譜．光譜中最大的一部分可見光譜是電磁波譜中人眼可見的一部分，在這個波長范圍內的電磁輻射被稱作可見光．知識點二、氫原子光譜的實驗規(guī)律1．原子內部電子的運動是原子發(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：以簡潔的形式反映了氫原子的線狀光譜的特征．『點石成金』：經(jīng)典物理學無法解釋原子光譜的分立特征．知識點三、經(jīng)典理論的困難1．核式結構模型的成就：正確地指出了______的存在，很好地解釋了________散射實驗．2．經(jīng)典理論的困難：經(jīng)典物理學既無法解釋原子的______，又無法解釋原子光譜的________．知識點四、玻爾理論的基本假設1．軌道量子化：(1)原子中的電子在______的作用下，繞原子核做__________．(2)電子運行軌道的半徑不是任意的，也就是說電子的軌道是______的．(3)電子在這些軌道上繞核的轉動是______的，不產生__________．2．定態(tài)：(1)當電子在不同軌道上運動時，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________．能量最低的狀態(tài)叫作______，其他的狀態(tài)叫作________．3．躍遷：(1)當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，會放出能量為hν(h是普朗克常量)的光子，這個光子的能量由前后兩個能級的能量差決定，即hν＝________，該式被稱為頻率條件，又稱輻射條件．(2)反之，當電子吸收光子時會從能量較低的定態(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．核外電子繞核運動↓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,是連續(xù)譜)〖課堂探究〗要點一光譜和光譜分析例1下列關于光譜的說法，正確的是()A．太陽光譜是連續(xù)譜B．日光燈產生的光譜是連續(xù)譜C．鈉鹽在酒精燈火焰上汽化后所產生的光譜是線狀譜D．白光通過鈉蒸氣，所產生的光譜是線狀譜光譜分類(1)發(fā)射光譜：物質發(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)光譜中某些波長的光被物質吸收后產生的光譜．(3)產生條件及特點光譜分類產生條件光譜特點連續(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溫度較低的氣體后，某些波長的光被吸收后形成用分光鏡觀察時，見到連續(xù)譜背景上出現(xiàn)一些暗線(與特征譜線對應)要點二氫原子光譜例2(多選)關于巴耳末公式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公式是在對可見光的四條譜線分析時總結出來的，在紫外光區(qū)的譜線也適用．要點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，雖然電子做變速運動，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動相對應，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的C．電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時，輻射(或吸收)一定頻率的光子D．電子躍遷時輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運動的頻率『點石成金』：解決玻爾的原子模型問題的4個關鍵①電子繞核做圓周運動時，不向外輻射能量．②原子輻射的能量與電子繞核運動無關，只由躍遷前后的兩個能級差決定．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應，軌道半徑大，原子的能量大，軌道半徑小，原子的能量?。颊n堂達標〗1．如圖所示是某原子的能級圖，a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長的光．在下列該原子光譜的各選項中，譜線從左向右的波長依次增大，則正確的是()2．關于巴耳末公式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的軌道的過程中()A．電子的動能增大，原子的電勢能增大，原子的能量增大B．電子的動能增大，原子的電勢能減小，原子的能量增大C．電子的動能減小，原子的電勢能減小，原子的能量減小D．電子的動能減小，原子的電勢能增大，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，通過光譜分析可以了解該礦物中缺乏的是()A．a元素B．b元素C．c元素D．d元素

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖知識梳理〗一、1.波長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.原子結構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)庫侖引力圓周運動(2)量子化(3)穩(wěn)定電磁輻射2．(1)量子化能級(2)定態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)3．(1)En－Em〖課堂探究〗要點一例1〖解析〗A錯：太陽發(fā)出的白光本來是連續(xù)譜，但在穿過太陽表面溫度比較低的太陽大氣層時，被大氣層內存在著的從太陽蒸發(fā)出來的多種元素的氣體吸收，到達地球時形成吸收光譜．B錯：日光燈是低壓蒸氣發(fā)光，所以產生的是線狀譜．C對：鈉鹽在酒精燈火焰上汽化后產生線狀譜．D錯：白光通過鈉蒸氣產生的光譜是鈉的吸收光譜．〖答案〗C要點二例2〖解析〗A對：巴耳末公式是巴耳末在研究氫原子光譜特征時發(fā)現(xiàn)的．B錯，C對：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：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要點三例3〖解析〗A、B、C三項都是玻爾提出來的假設．其核心是原子定態(tài)概念的引入與能級躍遷學說的提出，也就是“量子化”的概念．原子的不同能量狀態(tài)與電子繞核運動時不同的圓軌道相對應，是經(jīng)典理論與量子化概念的結合．電子躍遷時輻射的光子的頻率與能級間的能量差有關，與電子繞核做圓周運動的頻率無關．〖答案〗ABC〖課堂達標〗1．〖解析〗由能級圖及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的軌道過程中，能級增大，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，故電子的動能減小，則電勢能增大．故D正確，A、B、C錯誤．故選D.〖答案〗D4．〖解析〗各種原子的發(fā)射光譜都是線狀譜，都有一定的特征，也稱特征譜線，是因原子結構不同，導致原子光譜也不相同，因而可以通過原子的發(fā)射光譜來確定和鑒別物質，對此稱為光譜分析．由乙圖可知，此光譜是由a與c元素線狀譜疊加而成的，因此通過光譜分析可以了解該礦物中缺乏的是b、d元素，故B、D正確，A、C錯誤．故選B、D.〖答案〗BD4.4第1課時氫原子光譜和玻爾的原子模型〖學習目標〗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驗規(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的主要內容．了解能級躍遷、軌道和能量量子化以及基態(tài)、激發(fā)態(tài)等概念．〖知識梳理〗知識點一、光譜1．定義用棱鏡或光柵可以把物質發(fā)出的光按____展開，獲得波長(頻率)和強度分布的記錄，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________，說明原子只發(fā)出幾種________的光．不同原子的亮線位置________，說明不同原子的________是不一樣的，光譜中的亮線稱為原子的________．4．應用：利用原子的________，可以鑒別物質和確定物質的________，這種方法稱為________，它的優(yōu)點是靈敏度高，樣本中一種元素的含量達到10－13g時就可以被檢測到．拓展：光譜是復色光經(jīng)過色散系統(tǒng)(如棱鏡、光柵)后，被色散開的單色光按波長(或頻率)大小而依次排列的圖案，全稱為光學頻譜．光譜中最大的一部分可見光譜是電磁波譜中人眼可見的一部分，在這個波長范圍內的電磁輻射被稱作可見光．知識點二、氫原子光譜的實驗規(guī)律1．原子內部電子的運動是原子發(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：以簡潔的形式反映了氫原子的線狀光譜的特征．『點石成金』：經(jīng)典物理學無法解釋原子光譜的分立特征．知識點三、經(jīng)典理論的困難1．核式結構模型的成就：正確地指出了______的存在，很好地解釋了________散射實驗．2．經(jīng)典理論的困難：經(jīng)典物理學既無法解釋原子的______，又無法解釋原子光譜的________．知識點四、玻爾理論的基本假設1．軌道量子化：(1)原子中的電子在______的作用下，繞原子核做__________．(2)電子運行軌道的半徑不是任意的，也就是說電子的軌道是______的．(3)電子在這些軌道上繞核的轉動是______的，不產生__________．2．定態(tài)：(1)當電子在不同軌道上運動時，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________．能量最低的狀態(tài)叫作______，其他的狀態(tài)叫作________．3．躍遷：(1)當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，會放出能量為hν(h是普朗克常量)的光子，這個光子的能量由前后兩個能級的能量差決定，即hν＝________，該式被稱為頻率條件，又稱輻射條件．(2)反之，當電子吸收光子時會從能量較低的定態(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．核外電子繞核運動↓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,是連續(xù)譜)〖課堂探究〗要點一光譜和光譜分析例1下列關于光譜的說法，正確的是()A．太陽光譜是連續(xù)譜B．日光燈產生的光譜是連續(xù)譜C．鈉鹽在酒精燈火焰上汽化后所產生的光譜是線狀譜D．白光通過鈉蒸氣，所產生的光譜是線狀譜光譜分類(1)發(fā)射光譜：物質發(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)光譜中某些波長的光被物質吸收后產生的光譜．(3)產生條件及特點光譜分類產生條件光譜特點連續(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溫度較低的氣體后，某些波長的光被吸收后形成用分光鏡觀察時，見到連續(xù)譜背景上出現(xiàn)一些暗線(與特征譜線對應)要點二氫原子光譜例2(多選)關于巴耳末公式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公式是在對可見光的四條譜線分析時總結出來的，在紫外光區(qū)的譜線也適用．要點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，雖然電子做變速運動，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動相對應，而電子的可能軌道的分布是不連續(xù)的C．電子從一個軌道躍遷到另一個軌道時，輻射(或吸收)一定頻率的光子D．電子躍遷時輻射的光子的頻率等于電子繞核做圓周運動的頻率『點石成金』：解決玻爾的原子模型問題的4個關鍵①電子繞核做圓周運動時，不向外輻射能量．②原子輻射的能量與電子繞核運動無關，只由躍遷前后的兩個能級差決定．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應，軌道半徑大，原子的能量大，軌道半徑小，原子的能量小．〖課堂達標〗1．如圖所示是某原子的能級圖，a、b、c為原子躍遷所發(fā)出的三種波長的光．在下列該原子光譜的各選項中，譜線從左向右的波長依次增大，則正確的是()2．關于巴耳末公式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的軌道的過程中()A．電子的動能增大，原子的電勢能增大，原子的能量增大B．電子的動能增大，原子的電勢能減小，原子的能量增大C．電子的動能減小，原子的電勢能減小，原子的能量減小D．電子的動能減小，原子的電勢能增大，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，通過光譜分析可以了解該礦物中缺乏的是()A．a元素B．b元素C．c元素D．d元素

▁▃▅▇█參*考*答*案█▇▅▃▁〖知識梳理〗一、1.波長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.原子結構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)庫侖引力圓周運動(2)量子化(3)穩(wěn)定電磁輻射2．(1)量子化能級(2)定態(tài)基態(tài)激發(fā)態(tài)3．(1)En－Em〖課堂探究〗要點一例1〖解析〗A錯：太陽發(fā)出的白光本來是連續(xù)譜，但在穿過太陽表面溫度比較低的太陽大氣層時，被大氣層內存在著的從太陽蒸發(fā)出來的多種元素的氣體吸收，到達地球時形成吸收光譜．B錯：