优质教案：4.4氢原子光谱和波尔的原子模型（解析版）.docxVIP

学而优教有方

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第四章原子结构与波粒二象性

第四节氢原子光谱和波尔的原子模型

[核心素养·明目标]

核心素养

学习目标

物理观念

知道氢原子光谱的规律，理解波尔原子模型的三个假设

科学思维

能用能级图来分析光谱的规律，理解理论的局限性与不足

科学探究

通过波尔理论氢原子光谱的规律的解释程培养学生分析能力，揭示物理现象的科学本质

科学态度

与责任

从实验规律出发，实事求是，学习科学家艰苦奋斗的精神，激发学生热爱科学的热情

[基础知识深层理解提高]

知识点一：光谱及氢原子光谱的实验规律

1．光谱

(1)定义：用棱镜或光栅可以把物质发出的光按波长(频率)展开，获得波长(频率)和强度分布的记录，即光谱。

(2)分类eq\o\ac(○,1)线状谱：有些光谱是一条条的亮线，叫作谱线，这样的光谱叫作线状谱。

eq\o\ac(○,2)连续谱：有的光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连在一起的光带，叫作连续谱。

eq\o\ac(○,3)特征谱线：气体中中性原子的发射光谱都是线状谱，且不同原子的亮线位置不同，故这些亮线称为原子的特征谱线。

(4)光谱分析：eq\o\ac(○,1)定义：利用原子的特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分。eq\o\ac(○,2)优点：灵敏度高。

温馨提示：同一种原子可以发射和吸收同一种频率的谱线。

知识点二：氢原子光谱的实验规律和经典理论的困难

(1)氢原子光谱的实验规律

eq\o\ac(○,1)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，…

eq\o\ac(○,2)意义：巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱的特征。

(2)经典理论的困难

(1)用经典电磁理论在解释原子的稳定性时遇到了困难。

(2)用经典电磁理论在解释原子光谱是分立的线状谱时遇到了困难。

温馨提示：氢原子光谱是线状谱，只有一系列特定波长的光。

知识点三：玻尔原子理论的基本假设

1．轨道量子化

(1)原子中的电子在库仑引力的作用下，绕原子核做圆周运动．

(2)电子运行轨道的半径不是任意的，也就是说电子的轨道是量子化的(填“连续变化”或“量子化”)．

(3)电子在这些轨道上绕核的运动是稳定的，不产生电磁辐射．

2．定态

(1)当电子在不同的轨道上运动时，原子处于不同的状态，具有不同的能量．电子只能在特定轨道上运动，原子的能量只能取一系列特定的值．这些量子化的能量值叫作能级．

(2)原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为定态．能量最低的状态称为基态，其他的状态叫作激发态．

3．频率条件

当电子从能量较高的定态轨道(其能量记为En)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为Em，m＜n)时，会放出能量为hν的光子，该光子的能量hν＝En－Em，该式称为频率条件，又称辐射条件．

4．能量量子化

(1)不同轨道对应不同的状态，在这些状态中，尽管电子做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的，原子在不同状态有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的．

(2)基态：原子最低的能量状态称为基态，对应的电子在离核最近的轨道上运动，氢原子基态能量E1＝－13.6eV.

(3)激发态：除基态之外的其他能量状态称为激发态，对应的电子在离核较远的轨道上运动．

氢原子各能级的关系为：En＝eq\f(1,n2)E1(E1＝－13.6eV，n＝1,2,3，…)

5．跃迁

原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸收一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即高能级Emeq\o(,\s\up11(发射光子hν＝Em－En),\s\do4(吸收光子hν＝Em－En))低能级En.

[典型例题、易错易混点剖析]

易错易混点1对光谱及氢原子光谱的分析及总结

易错易混点辨析:1．太阳光谱：

特点

在连续谱的背景上出现一些不连续的暗线，是一种吸收光谱

生原因

阳光中含有各种颜色的光，但当阳光透过太阳的高层大气射向地球时，太阳高层大气中含有的元素会吸收它自己特征谱线的光，然后再向四面八方发射出去，到达地球的这些谱线看起来就暗了，这就形成了明亮背景下的暗线

光谱的分类：

2．氢原子光谱的特点：在氢原子光谱图中的可见光区内，由右向左，相邻谱线间的距离越来越小，表现出明显的规律性。

3．巴耳末公式：(1)巴耳末对氢原子光谱的谱线进行研究得到公式：eq\f(1,λ)＝R∞(eq\f(1,22)－eq\f(1,n2))(n＝3,4,5，…)，该公式称为巴耳末公式．式中R叫作里德伯常量，实验值为R∞＝1.10×107m－1。

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