还剩5页未读，
继续阅读
人教版 (新课标)选修33 氢原子光谱教案及反思
展开
这是一份人教版 (新课标)选修33 氢原子光谱教案及反思，共8页。
eq \([先填空])
1．定义
用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱．
2．分类
(1)线状谱：由一条条的亮线组成的光谱．
(2)连续谱：由连在一起的光带组成的光谱．
3．特征谱线
各种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
(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．
(2)优点：灵敏度高．
eq \([再判断])
1．各种原子的发射光谱都是连续谱．(×)
2．不同原子的发光频率是不一样的．(√)
3．线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质．(×)
eq \([后思考])
为什么用棱镜可以把各种颜色的光展开？
【提示】 不同颜色的光在棱镜中的折射率不同，因此经过棱镜后的偏折程度也不同．
eq \([合作探讨])
太阳光谱是在连续光谱的背景下出现一些不连续的暗线．
探讨1：某种元素的原子光谱中的亮线与其吸收光谱中的暗线具有什么关系？
【提示】 一一对应关系．
探讨2：利用太阳光谱能分析得出太阳内部含有哪些元素吗？
【提示】 不能，只能分析太阳大气层中含有的元素．
eq \([核心点击])
1．光谱的分类
2．太阳光谱
(1)太阳光谱的特点：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．
(2)对太阳光谱的解释：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，这就形成了连续谱背景下的暗线．
3．光谱分析
(1)优点：灵敏度高，分析物质的最低含量达10－10 g.
(2)应用：①应用光谱分析发现新元素；②鉴别物体的物质成分；研究太阳光谱时发现了太阳中存在钠、镁、铜、锌、镍等金属元素. ③应用光谱分析鉴定食品优劣．
1．(多选)对原子光谱，下列说法正确的是( )
A．原子光谱是不连续的
B．原子光谱是连续的
C．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的
D．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同
【解析】 原子光谱为线状谱，A正确，B错误；各种原子都有自己的特征谱线，故C错，D对．
【答案】 AD
2．关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是( )
A．太阳光谱和白炽灯光谱是线状谱
B．霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱是线状谱
C．进行光谱分析时，可以利用线状谱，也可以利用连续谱
D．观察月亮光谱，可以确定月亮的化学组成
【解析】 太阳光谱是吸收光谱，而月亮反射太阳光，也是吸收光谱，煤气灯火焰中钠蒸气产生的光谱属稀薄气体发光，是线状谱．由于月亮反射太阳光，其光谱无法确定月亮的化学组成．
【答案】 B
3．太阳光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于( )
【导学号：54472051】
A．太阳表面大气中缺少相应的元素
B．太阳内部缺少相应的元素
C．太阳表面大气层中存在着相应元素
D．地球表面大气层中存在着相应元素
【解析】 太阳是高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，某些特定频率的光会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收，从而使我们观察到的太阳光谱是吸收光谱，分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，因此，选项C正确，A、B、D错误．
【答案】 C
(1)太阳光谱是吸收光谱，是阳光透过太阳的高层大气层时而形成的，不是地球大气造成的．
(2)某种原子线状光谱中的亮线与其吸收光谱中的暗线是一一对应的，两者均可用来作光谱分析．
eq \([先填空])
1．氢原子光谱的实验规律
(1)光谱研究的意义
许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的重要途径．
(2)气体发光原理
①气体放电：玻璃管中稀薄气体在强电场的作用下会电离，形成自由移动的正负电荷，于是气体变成导体，导电时会发光．
②氢光谱：从氢气放电管可以获得氢原子光谱．
(3)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意义：巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征．
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和原子光谱的分立特征时遇到了困难．
(2)经典理论可以很好地应用于宏观物体，但不能用来解释原子世界的现象．
eq \([再判断])
1．氢原子光谱是利用氢气放电管获得的．(√)
2．由巴耳末公式可以看出氢原子光谱是线状光谱．(√)
3．在巴耳末公式中，n值越大，氢光谱的波长越长．(×)
eq \([后思考])
1．能否根据巴耳末公式计算出对应的氢光谱的最长波长？
【提示】 能．氢光谱的最长波长对应着n＝3，代入巴耳末公式便可计算出最长波长．
2．根据经典的电磁理论，原子的光谱是怎样的？而实际看到的原子的光谱是怎样的？
【提示】 根据经典理论，原子可以辐射各种频率的光，即原子的光谱应该总是连续的．
实际看到的原子的光谱是分立的线状谱．
eq \([合作探讨])
探讨1：巴耳末是依据核式结构理论总结出巴耳末公式的吗？
【提示】 不是．巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，不是依据核式结构理论总结出来的．
探讨2：根据巴耳末公式可知氢原子发光的波长是分立值，它是人为规定的吗？
【提示】 不是．巴耳末公式准确反映了氢原子发光的实际波长，其波长的分立值并不是人为规定的．
eq \([核心点击])
1．氢原子的光谱
从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图1831所示．
图1831
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了下面的公式：eq \f(1,λ)＝Req \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,22)－\f(1,n2)))，n＝3,4,5…该公式称为巴耳末公式．
(2)公式中只能取n≥3的整数，不能连续取值，波长是分立的值．
4．其他谱线
除了巴耳末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线，也都满足与巴耳末公式类似的关系式．
4．(多选)以下论断中正确的是( )
A．按经典电磁理论，核外电子受原子核库仑引力，不能静止只能绕核运转，电子绕核加速运转，不断地向外辐射电磁波
B．按经典理论，绕核运转的电子不断向外辐射能量，电子将逐渐接近原子核，最后落入原子核内
C．按照卢瑟福的核式结构理论，原子核外电子绕核旋转，原子是不稳定的，说明该理论不正确
D．经典电磁理论可以很好地应用于宏观物体，但不能用于解释原子世界的现象
【解析】 卢瑟福的核式结构没有问题，主要问题出在经典电磁理论不能用来解释原子世界的现象．
【答案】 ABD
5．(多选)巴耳末通过对氢光谱的研究总结出巴耳末公式eq \f(1,λ)＝Req \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,22)－\f(1,n2)))(n＝3,4,5…)，下列说法正确的是( )
A．巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式
B．巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性
C．巴耳末依据氢光谱的分析总结出巴耳末公式
D．巴耳末公式准确反映了氢原子发光的分立性，其波长的分立值并不是人为规定的
【解析】 由于巴耳末是利用当时已知的在可见光区的4条谱线做了分析总结出的巴耳末公式，并不是依据核式结构理论总结出来的，巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，也就是氢原子实际只有若干特定频率的光，C、D正确．
【答案】 CD
6．氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的谱线的波长为λ1，其次为λ2，求eq \f(λ1,λ2)的值等于多少？
【解析】 由巴耳末公式可得：eq \f(1,λ1)＝Req \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,22)－\f(1,32)))，
eq \f(1,λ2)＝Req \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,22)－\f(1,42)))，所以eq \f(λ1,λ2)＝eq \f(\f(1,4)－\f(1,16),\f(1,4)－\f(1,9))＝eq \f(27,20).
【答案】 eq \f(27,20)
巴耳末公式的两点提醒
(1)巴耳末公式反映氢原子发光的规律特征，不能描述其他原子．
(2)公式是在对可见光的四条谱线分析时总结出来的，在紫外光区的谱线也适用．
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.了解光谱、连续谱和线状谱等概念．(重点)
2.知道氢原子光谱的实验规律．(重点)
3.知道经典物理的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱分立特征．(难点)
光 谱
氢原子光谱的实验规律、经典理论的困难
eq \([先填空])
1．定义
用光栅或棱镜可以把各种颜色的光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱．
2．分类
(1)线状谱：由一条条的亮线组成的光谱．
(2)连续谱：由连在一起的光带组成的光谱．
3．特征谱线
各种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
(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．
(2)优点：灵敏度高．
eq \([再判断])
1．各种原子的发射光谱都是连续谱．(×)
2．不同原子的发光频率是不一样的．(√)
3．线状谱和连续谱都可以用来鉴别物质．(×)
eq \([后思考])
为什么用棱镜可以把各种颜色的光展开？
【提示】 不同颜色的光在棱镜中的折射率不同，因此经过棱镜后的偏折程度也不同．
eq \([合作探讨])
太阳光谱是在连续光谱的背景下出现一些不连续的暗线．
探讨1：某种元素的原子光谱中的亮线与其吸收光谱中的暗线具有什么关系？
【提示】 一一对应关系．
探讨2：利用太阳光谱能分析得出太阳内部含有哪些元素吗？
【提示】 不能，只能分析太阳大气层中含有的元素．
eq \([核心点击])
1．光谱的分类
2．太阳光谱
(1)太阳光谱的特点：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．
(2)对太阳光谱的解释：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，这就形成了连续谱背景下的暗线．
3．光谱分析
(1)优点：灵敏度高，分析物质的最低含量达10－10 g.
(2)应用：①应用光谱分析发现新元素；②鉴别物体的物质成分；研究太阳光谱时发现了太阳中存在钠、镁、铜、锌、镍等金属元素. ③应用光谱分析鉴定食品优劣．
1．(多选)对原子光谱，下列说法正确的是( )
A．原子光谱是不连续的
B．原子光谱是连续的
C．由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的原子光谱是相同的
D．各种原子的原子结构不同，所以各种原子的原子光谱也不相同
【解析】 原子光谱为线状谱，A正确，B错误；各种原子都有自己的特征谱线，故C错，D对．
【答案】 AD
2．关于光谱和光谱分析，下列说法正确的是( )
A．太阳光谱和白炽灯光谱是线状谱
B．霓虹灯和煤气灯火焰中燃烧的钠蒸气产生的光谱是线状谱
C．进行光谱分析时，可以利用线状谱，也可以利用连续谱
D．观察月亮光谱，可以确定月亮的化学组成
【解析】 太阳光谱是吸收光谱，而月亮反射太阳光，也是吸收光谱，煤气灯火焰中钠蒸气产生的光谱属稀薄气体发光，是线状谱．由于月亮反射太阳光，其光谱无法确定月亮的化学组成．
【答案】 B
3．太阳光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于( )
【导学号：54472051】
A．太阳表面大气中缺少相应的元素
B．太阳内部缺少相应的元素
C．太阳表面大气层中存在着相应元素
D．地球表面大气层中存在着相应元素
【解析】 太阳是高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，某些特定频率的光会被太阳大气层中的某些元素的原子吸收，从而使我们观察到的太阳光谱是吸收光谱，分析太阳的吸收光谱，可知太阳大气层的物质组成，因此，选项C正确，A、B、D错误．
【答案】 C
(1)太阳光谱是吸收光谱，是阳光透过太阳的高层大气层时而形成的，不是地球大气造成的．
(2)某种原子线状光谱中的亮线与其吸收光谱中的暗线是一一对应的，两者均可用来作光谱分析．
eq \([先填空])
1．氢原子光谱的实验规律
(1)光谱研究的意义
许多情况下光是由原子内部电子的运动产生的，因此光谱研究是探索原子结构的重要途径．
(2)气体发光原理
①气体放电：玻璃管中稀薄气体在强电场的作用下会电离，形成自由移动的正负电荷，于是气体变成导体，导电时会发光．
②氢光谱：从氢气放电管可以获得氢原子光谱．
(3)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意义：巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立特征．
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和原子光谱的分立特征时遇到了困难．
(2)经典理论可以很好地应用于宏观物体，但不能用来解释原子世界的现象．
eq \([再判断])
1．氢原子光谱是利用氢气放电管获得的．(√)
2．由巴耳末公式可以看出氢原子光谱是线状光谱．(√)
3．在巴耳末公式中，n值越大，氢光谱的波长越长．(×)
eq \([后思考])
1．能否根据巴耳末公式计算出对应的氢光谱的最长波长？
【提示】 能．氢光谱的最长波长对应着n＝3，代入巴耳末公式便可计算出最长波长．
2．根据经典的电磁理论，原子的光谱是怎样的？而实际看到的原子的光谱是怎样的？
【提示】 根据经典理论，原子可以辐射各种频率的光，即原子的光谱应该总是连续的．
实际看到的原子的光谱是分立的线状谱．
eq \([合作探讨])
探讨1：巴耳末是依据核式结构理论总结出巴耳末公式的吗？
【提示】 不是．巴耳末公式是由当时已知的可见光中的部分谱线总结出来的，不是依据核式结构理论总结出来的．
探讨2：根据巴耳末公式可知氢原子发光的波长是分立值，它是人为规定的吗？
【提示】 不是．巴耳末公式准确反映了氢原子发光的实际波长，其波长的分立值并不是人为规定的．
eq \([核心点击])
1．氢原子的光谱
从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图1831所示．
图1831
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了下面的公式：eq \f(1,λ)＝Req \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,22)－\f(1,n2)))，n＝3,4,5…该公式称为巴耳末公式．
(2)公式中只能取n≥3的整数，不能连续取值，波长是分立的值．
4．其他谱线
除了巴耳末系，氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线，也都满足与巴耳末公式类似的关系式．
4．(多选)以下论断中正确的是( )
A．按经典电磁理论，核外电子受原子核库仑引力，不能静止只能绕核运转，电子绕核加速运转，不断地向外辐射电磁波
B．按经典理论，绕核运转的电子不断向外辐射能量，电子将逐渐接近原子核，最后落入原子核内
C．按照卢瑟福的核式结构理论，原子核外电子绕核旋转，原子是不稳定的，说明该理论不正确
D．经典电磁理论可以很好地应用于宏观物体，但不能用于解释原子世界的现象
【解析】 卢瑟福的核式结构没有问题，主要问题出在经典电磁理论不能用来解释原子世界的现象．
【答案】 ABD
5．(多选)巴耳末通过对氢光谱的研究总结出巴耳末公式eq \f(1,λ)＝Req \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,22)－\f(1,n2)))(n＝3,4,5…)，下列说法正确的是( )
A．巴耳末依据核式结构理论总结出巴耳末公式
B．巴耳末公式反映了氢原子发光的连续性
C．巴耳末依据氢光谱的分析总结出巴耳末公式
D．巴耳末公式准确反映了氢原子发光的分立性，其波长的分立值并不是人为规定的
【解析】 由于巴耳末是利用当时已知的在可见光区的4条谱线做了分析总结出的巴耳末公式，并不是依据核式结构理论总结出来的，巴耳末公式反映了氢原子发光的分立性，也就是氢原子实际只有若干特定频率的光，C、D正确．
【答案】 CD
6．氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的谱线的波长为λ1，其次为λ2，求eq \f(λ1,λ2)的值等于多少？
【解析】 由巴耳末公式可得：eq \f(1,λ1)＝Req \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,22)－\f(1,32)))，
eq \f(1,λ2)＝Req \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\c1(\f(1,22)－\f(1,42)))，所以eq \f(λ1,λ2)＝eq \f(\f(1,4)－\f(1,16),\f(1,4)－\f(1,9))＝eq \f(27,20).
【答案】 eq \f(27,20)
巴耳末公式的两点提醒
(1)巴耳末公式反映氢原子发光的规律特征，不能描述其他原子．
(2)公式是在对可见光的四条谱线分析时总结出来的，在紫外光区的谱线也适用．
学 习 目 标
知 识 脉 络
1.了解光谱、连续谱和线状谱等概念．(重点)
2.知道氢原子光谱的实验规律．(重点)
3.知道经典物理的困难在于无法解释原子的稳定性和光谱分立特征．(难点)
光 谱
氢原子光谱的实验规律、经典理论的困难
相关教案
高中物理人教版 (新课标)选修36 核裂变教学设计： 这是一份高中物理人教版 (新课标)选修36 核裂变教学设计，共8页。
高中人教版 (新课标)6 核裂变教学设计： 这是一份高中人教版 (新课标)6 核裂变教学设计，共8页。
高中物理人教版 (新课标)选修31 电子的发现教学设计： 这是一份高中物理人教版 (新课标)选修31 电子的发现教学设计，共8页。
