4.4氢原子光谱和波尔的原子模型 教案.doc

PAGE PAGE 1 4.4氢原子光谱和波尔的原子模型 〖教材分析〗 本节教材在介绍了光谱后，重点讲述了氢原子光谱的实验规律。并给出了巴尔末公式，牡丹石从公式中看出物理量之间的关系，看出物理量变化趋势，该公式能简洁的反应了墙院子辐射波长的分立特征。由于经典理论的困难提出了波尔理论。波尔理论的三个假设是本章的重点内容有的需要计算，注意分层次教学。通过本节的教学再次让学生体验科学家所进行的科学探究，领会科学方法和科学精神。 〖教学目标与核心素养〗 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。 〖教学重难点〗 教学重点：氢原子光谱的实验规律，波尔理论的基本假设。 教学难点：波尔理论的基本假设。 〖教学准备〗 多媒体课件等。 〖教学过程〗 一、新课引入 把食盐放在火中灼烧，会发出黄色的光。食盐为什么发黄光而不发其他颜色的光呢? 动图播放焰色反应，冲击学生视觉。 a粒子散射的实验使我们知道原子具有核式结构，但电子在原子核的周围怎样运动?这些还要通过其他事实才能认识。 二、新课教学 （一）光谱 1.光谱的定义 我们知道自然界中的白光其实是复合光，由多种不同频率的光组成，用三棱镜或者光栅可以把物质发出的光按波长展开，从而获得光的频率和强度分布的记录，就是光谱。 问题：那光谱有哪些类别呢？ 2.光谱的分类 ①连续谱：光谱是连在一起的光带 它由连续分布的一切波长的光簇组成。如图，所示的钨丝白炽灯的光谱。一般来说，炽热的固体，液体或高压气体发出的光都形成连续光谱。比如炽热的钢水。 ②线状谱：光谱是一条条分立的亮线。 它只由游离状态的原子发射，所以也叫原子光谱。一般来说，稀薄气体或金属的蒸气发出的光会形成线状谱，线状谱中的亮线叫谱线。比如图中的三条就是线状谱，虽然期间也有一些地方连续，但是中间断了。 3.特征谱线 原子只发出几种特定频率的光。不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的发光频率是不一样的，因此，这些亮线称为原子的特征谱线。 4.光谱分析 同种元素的原子产生的线状谱是相同的，但不同元素的原子产生了，线状谱是不同的。意味着可以从线状谱中鉴别物质的元素组成，这种光谱分析法，对于鉴别化学元素有着巨大的意义。它不仅判断迅速，而且异常灵敏，只要某种元素的含量达到十的负10-10克，就可以通过特征谱线将其检测出来。 （二）氢原子光谱的实验规律 原子内部电子的运动是原子发光的原因，所以光谱研究，可以用来探索原子内部结构，从而验证卢瑟福核式结构。我们从最简单的原子氢原子下手。 实验表明：在可见光区，光谱的结果显示氢原子只能发出一系列特定波长的光。氢原子光谱一共有四条谱线。 思考：测出氢原子光谱的谱线位置之后，那么它有什么规律呢？ 可见光区谱线规律——巴尔末公式 n=3，4，5 里德伯常量：=1.10×10-7m-1 n有两层含义： ①每一个n值分别对应一条谱线。 ②n只能取正整数3,4,5…,不能取连续值，反映了氢原子光谱波长的分立特征（线状谱）。 用它计算出的波长与实际测量值的相对误差不超过1/4万，吻合的非常好。巴尔末公式以简洁的形式反映了氢原子光谱的分立特征，对光谱学和近代物理学的后续发展产生了重要影响。 问题：这个简洁的结构揭示了怎样的原子结构呢？ （三）经典理论的困难 1.矛盾一 原子的特征光谱是分立的，不连续的，如果用经典理论来看，这也说明电子在原子中做怎样的运动呢？ 经典理论：电子要以一定的速度绕着原子核转动。同时外辐射能量，造成电子的能量越来越小。运动的轨道半径也会越来越小，最终落在原子核上。即原子是不稳定的。 事实是：原子是稳定系统。 2.矛盾二 经典理论：辐射电磁波的频率也应该变大，并且应该是连续变化的。 事实是：辐射的光谱是不连续。 这些矛盾说明物理学迫切需要新理论，新观念。那具体是什么新理论呢？ （四）波尔原子理论的基本假设 经典理论在原子世界遇到了困难，它无法解释原子的稳定性以及线状光谱。 那这是不是说卢瑟福的核式结构模型完全错误呢？ 波尔在普朗克的能量量化和爱因斯坦的光量子理论的基础上对原子核式结构，做一些修正，使他能够解释原子稳定性和线状光谱。 1.轨道量子化 针对原子核式结构模型提出轨道量子化的假设。 ①绕核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值 波尔认为原子中的电子在库仑力的作用下绕原子核做圆周运动，但电子的轨道不是任意的，轨道半径的大小必须符合一定的条件，也就是说电子的轨道是量子化，即绕核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值。 ②电子在轨道绕