人教版(新教材)高中物理选择性必修3学案1：4 4 第1课时 氢原子光谱和玻尔的原子模型

人教版(新教材)高中物理选择性必修第三册PAGEPAGE24.4第1课时氢原子光谱和玻尔的原子模型〖学习目标〗1.知道光谱、线状谱和连续谱的概念.2.知道氢原子光谱的实验规律，知道什么是光谱分析.3.知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容．了解能级跃迁、轨道和能量量子化以及基态、激发态等概念．〖知识梳理〗知识点一、光谱1．定义用棱镜或光栅可以把物质发出的光按____展开，获得波长(频率)和强度分布的记录，即光谱．2．分类(1)线状谱：由__________组成的光谱．(2)连续谱：由____________的光带组成的光谱．3．特征谱线：气体中中性原子的发光光谱都是________，说明原子只发出几种________的光．不同原子的亮线位置________，说明不同原子的________是不一样的，光谱中的亮线称为原子的________．4．应用：利用原子的________，可以鉴别物质和确定物质的________，这种方法称为________，它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10－13g时就可以被检测到．拓展：光谱是复色光经过色散系统(如棱镜、光栅)后，被色散开的单色光按波长(或频率)大小而依次排列的图案，全称为光学频谱．光谱中最大的一部分可见光谱是电磁波谱中人眼可见的一部分，在这个波长范围内的电磁辐射被称作可见光．知识点二、氢原子光谱的实验规律1．原子内部电子的运动是原子发光的原因，因此光谱是探索________的一条重要途径．2．氢原子在可见光区的四条谱线满足巴耳末公式：eq\f(1,λ)＝________(n＝3，4，5…)其中R∞叫里德伯常量，其值为R∞＝1.10×107m－1.3．巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱的特征．『点石成金』：经典物理学无法解释原子光谱的分立特征．知识点三、经典理论的困难1．核式结构模型的成就：正确地指出了______的存在，很好地解释了________散射实验．2．经典理论的困难：经典物理学既无法解释原子的______，又无法解释原子光谱的________．知识点四、玻尔理论的基本假设1．轨道量子化：(1)原子中的电子在______的作用下，绕原子核做__________．(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______的．(3)电子在这些轨道上绕核的转动是______的，不产生__________．2．定态：(1)当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态，具有不同的能量，即原子的能量是______的，这些量子化的能量值叫作________．(2)原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为________．能量最低的状态叫作______，其他的状态叫作________．3．跃迁：(1)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(h是普朗克常量)的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝________，该式被称为频率条件，又称辐射条件．(2)反之，当电子吸收光子时会从能量较低的定态轨道跃迁到能量较高的定态轨道，吸收的光子的能量同样由频率条件决定．核外电子绕核运动↓辐射电磁波↓电子轨道半径连续变小↓↓原子不稳定辐射电磁波频,率连续变化，,原子光谱应,是连续谱)〖课堂探究〗要点一光谱和光谱分析例1下列关于光谱的说法，正确的是()A．太阳光谱是连续谱B．日光灯产生的光谱是连续谱C．钠盐在酒精灯火焰上汽化后所产生的光谱是线状谱D．白光通过钠蒸气，所产生的光谱是线状谱光谱分类(1)发射光谱：物质发光直接获得的光谱，分为连续谱和线状谱(或原子光谱)．(2)吸收光谱：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱．(3)产生条件及特点光谱分类产生条件光谱特点连续谱炽热固体、液体和高压气体发光形成连续分布，一切波长的光都有线状谱(原子光谱)稀薄气体发光形成一些不连续的亮线组成．各元素的谱线不同(又叫特征谱线)吸收光谱炽热的白光通过温度较低的气体后，某些波长的光被吸收后形成用分光镜观察时，见到连续谱背景上出现一些暗线(与特征谱线对应)要点二氢原子光谱例2(多选)关于巴耳末公式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，正确的是()A．此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的B．公式中n可取任意值，故氢原子光谱是连续谱C．公式中n只能取大于或等于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱D．公式不但适用于氢原子光谱的分析，也适用于其他原子的光谱分析『点石成金』：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．要点三玻尔的原子模型例3(多选)玻尔在他提出的原子模型中所作的假设有()A．原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做变速运动，但不向外辐射能量B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的C．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率『点石成金』：解决玻尔的原子模型问题的4个关键①电子绕核做圆周运动时，不向外辐射能量．②原子辐射的能量与电子绕核运动无关，只由跃迁前后的两个能级差决定．③处于基态的原子是稳定的，而处于激发态的原子是不稳定的．④原子的能量与电子的轨道半径相对应，轨道半径大，原子的能量大，轨道半径小，原子的能量小．〖课堂达标〗1．如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是()2．关于巴耳末公式eq\f(1,λ)＝R∞eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))的理解，正确的是()A．此公式是巴耳末在研究氧光谱特征时发现的B．公式中n可取任意值，故氢光谱是连续谱C．公式中n只能取整数值，故氢光谱是线状谱D．公式不但适用于氢光谱的分析，也适用于其他原子的光谱3．氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中()A．电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大B．电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量增大C．电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量减小D．电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增大4．(多选)如图甲所示是a、b、c、d四种元素线状谱，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是()A．a元素B．b元素C．c元素D．d元素

▁▃▅▇█参*考*答*案█▇▅▃▁〖知识梳理〗一、1.波长2．(1)一条条的亮线(2)连在一起3．线状谱特定频率不同发光频率特征谱线4．特征谱线组成成分光谱分析二、1.原子结构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．稳定性分立特征四、1.(1)库仑引力圆周运动(2)量子化(3)稳定电磁辐射2．(1)量子化能级(2)定态基态激发态3．(1)En－Em〖课堂探究〗要点一例1〖解析〗A错：太阳发出的白光本来是连续谱，但在穿过太阳表面温度比较低的太阳大气层时，被大气层内存在着的从太阳蒸发出来的多种元素的气体吸收，到达地球时形成吸收光谱．B错：日光灯是低压蒸气发光，所以产生的是线状谱．C对：钠盐在酒精灯火焰上汽化后产生线状谱．D错：白光通过钠蒸气产生的光谱是钠的吸收光谱．〖答案〗C要点二例2〖解析〗A对：巴耳末公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的．B错，C对：公式中的n只能取大于或等于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱．D错：巴耳末公式只适用于氢原子光谱的分析，不适用于其他原子的光谱分析．〖答案〗AC要点三例3〖解析〗A、B、C三项都是玻尔提出来的假设．其核心是原子定态概念的引入与能级跃迁学说的提出，也就是“量子化”的概念．原子的不同能量状态与电子绕核运动时不同的圆轨道相对应，是经典理论与量子化概念的结合．电子跃迁时辐射的光子的频率与能级间的能量差有关，与电子绕核做圆周运动的频率无关．〖答案〗ABC〖课堂达标〗1．〖解析〗由能级图及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氢光谱在可见光区的4条谱线中得到的，只适用于氢光谱的分析，且n只能取大于等于3的整数，则λ不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱．〖答案〗C3．〖解析〗从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道过程中，能级增大，吸收能量，则总能量增大，根据keq\f(e2,r2)＝meq\f(v2,r)知，轨道半径变大，则电子的速率变小，故电子的动能减小，则电势能增大．故D正确，A、B、C错误．故选D.〖答案〗D4．〖解析〗各种原子的发射光谱都是线状谱，都有一定的特征，也称特征谱线，是因原子结构不同，导致原子光谱也不相同，因而可以通过原子的发射光谱来确定和鉴别物质，对此称为光谱分析．由乙图可知，此光谱是由a与c元素线状谱叠加而成的，因此通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是b、d元素，故B、D正确，A、C错误．故选B、D.〖答案〗BD4.4第1课时氢原子光谱和玻尔的原子模型〖学习目标〗1.知道光谱、线状谱和连续谱的概念.2.知道氢原子光谱的实验规律，知道什么是光谱分析.3.知道玻尔原子理论的基本假设的主要内容．了解能级跃迁、轨道和能量量子化以及基态、激发态等概念．〖知识梳理〗知识点一、光谱1．定义用棱镜或光栅可以把物质发出的光按____展开，获得波长(频率)和强度分布的记录，即光谱．2．分类(1)线状谱：由__________组成的光谱．(2)连续谱：由____________的光带组成的光谱．3．特征谱线：气体中中性原子的发光光谱都是________，说明原子只发出几种________的光．不同原子的亮线位置________，说明不同原子的________是不一样的，光谱中的亮线称为原子的________．4．应用：利用原子的________，可以鉴别物质和确定物质的________，这种方法称为________，它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10－13g时就可以被检测到．拓展：光谱是复色光经过色散系统(如棱镜、光栅)后，被色散开的单色光按波长(或频率)大小而依次排列的图案，全称为光学频谱．光谱中最大的一部分可见光谱是电磁波谱中人眼可见的一部分，在这个波长范围内的电磁辐射被称作可见光．知识点二、氢原子光谱的实验规律1．原子内部电子的运动是原子发光的原因，因此光谱是探索________的一条重要途径．2．氢原子在可见光区的四条谱线满足巴耳末公式：eq\f(1,λ)＝________(n＝3，4，5…)其中R∞叫里德伯常量，其值为R∞＝1.10×107m－1.3．巴耳末公式的意义：以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱的特征．『点石成金』：经典物理学无法解释原子光谱的分立特征．知识点三、经典理论的困难1．核式结构模型的成就：正确地指出了______的存在，很好地解释了________散射实验．2．经典理论的困难：经典物理学既无法解释原子的______，又无法解释原子光谱的________．知识点四、玻尔理论的基本假设1．轨道量子化：(1)原子中的电子在______的作用下，绕原子核做__________．(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______的．(3)电子在这些轨道上绕核的转动是______的，不产生__________．2．定态：(1)当电子在不同轨道上运动时，原子处于不同的状态，具有不同的能量，即原子的能量是______的，这些量子化的能量值叫作________．(2)原子中这些具有确定能量的稳定状态，称为________．能量最低的状态叫作______，其他的状态叫作________．3．跃迁：(1)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(h是普朗克常量)的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝________，该式被称为频率条件，又称辐射条件．(2)反之，当电子吸收光子时会从能量较低的定态轨道跃迁到能量较高的定态轨道，吸收的光子的能量同样由频率条件决定．核外电子绕核运动↓辐射电磁波↓电子轨道半径连续变小↓↓原子不稳定辐射电磁波频,率连续变化，,原子光谱应,是连续谱)〖课堂探究〗要点一光谱和光谱分析例1下列关于光谱的说法，正确的是()A．太阳光谱是连续谱B．日光灯产生的光谱是连续谱C．钠盐在酒精灯火焰上汽化后所产生的光谱是线状谱D．白光通过钠蒸气，所产生的光谱是线状谱光谱分类(1)发射光谱：物质发光直接获得的光谱，分为连续谱和线状谱(或原子光谱)．(2)吸收光谱：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱．(3)产生条件及特点光谱分类产生条件光谱特点连续谱炽热固体、液体和高压气体发光形成连续分布，一切波长的光都有线状谱(原子光谱)稀薄气体发光形成一些不连续的亮线组成．各元素的谱线不同(又叫特征谱线)吸收光谱炽热的白光通过温度较低的气体后，某些波长的光被吸收后形成用分光镜观察时，见到连续谱背景上出现一些暗线(与特征谱线对应)要点二氢原子光谱例2(多选)关于巴耳末公式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，正确的是()A．此公式是巴耳末在研究氢原子光谱特征时发现的B．公式中n可取任意值，故氢原子光谱是连续谱C．公式中n只能取大于或等于3的整数值，故氢原子光谱是线状谱D．公式不但适用于氢原子光谱的分析，也适用于其他原子的光谱分析『点石成金』：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．要点三玻尔的原子模型例3(多选)玻尔在他提出的原子模型中所作的假设有()A．原子处在具有一定能量的定态中，虽然电子做变速运动，但不向外辐射能量B．原子的不同能量状态与电子沿不同的圆轨道绕核运动相对应，而电子的可能轨道的分布是不连续的C．电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时，辐射(或吸收)一定频率的光子D．电子跃迁时辐射的光子的频率等于电子绕核做圆周运动的频率『点石成金』：解决玻尔的原子模型问题的4个关键①电子绕核做圆周运动时，不向外辐射能量．②原子辐射的能量与电子绕核运动无关，只由跃迁前后的两个能级差决定．③处于基态的原子是稳定的，而处于激发态的原子是不稳定的．④原子的能量与电子的轨道半径相对应，轨道半径大，原子的能量大，轨道半径小，原子的能量小．〖课堂达标〗1．如图所示是某原子的能级图，a、b、c为原子跃迁所发出的三种波长的光．在下列该原子光谱的各选项中，谱线从左向右的波长依次增大，则正确的是()2．关于巴耳末公式eq\f(1,λ)＝R∞eq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(1,22)－\f(1,n2)))的理解，正确的是()A．此公式是巴耳末在研究氧光谱特征时发现的B．公式中n可取任意值，故氢光谱是连续谱C．公式中n只能取整数值，故氢光谱是线状谱D．公式不但适用于氢光谱的分析，也适用于其他原子的光谱3．氢原子的核外电子从距核较近的轨道跃迁到距核较远的轨道的过程中()A．电子的动能增大，原子的电势能增大，原子的能量增大B．电子的动能增大，原子的电势能减小，原子的能量增大C．电子的动能减小，原子的电势能减小，原子的能量减小D．电子的动能减小，原子的电势能增大，原子的能量增大4．(多选)如图甲所示是a、b、c、d四种元素线状谱，图乙是某矿物的线状谱，通过光谱分析可以了解该矿物中缺乏的是()A．a元素B．b元素C．c元素D．d元素

▁▃▅▇█参*考*答*案█▇▅▃▁〖知识梳理〗一、1.波长2．(1)一条条的亮线(2)连在一起3．线状谱特定频率不同发光频率特征谱线4．特征谱线组成成分光谱分析二、1.原子结构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．稳定性分立特征四、1.(1)库仑引力圆周运动(2)量子化(3)稳定电磁辐射2．(1)量子化能级(2)定态基态激发态3．(1)En－Em〖课堂探究〗要点一例1〖解析〗A错：太阳发出的白光本来是连续谱，但在穿过太阳表面温度比较低的太阳大气层时，被大气层内存在着的从太阳蒸发出来的多种元素的气体吸收，到达地球时形成吸收光谱．B错：