人教版（2019）高中物理选修性必修第三册 4.4氢原子光谱和玻尔的原子模型_教案.pdfVIP

氢原子光谱和玻尔的原子模型

【教学目标】

1．了解光谱的定义和分类。

2．了解氢原子光谱的实验规律，知道巴耳末系。

3．了解经典原子理论的困难。

4．了解玻尔原子理论的主要内容。

5．了解能级、能量量子化以及基态、激发态的概念。

【教学重点】

1．氢原子光谱的实验规律。

2．玻尔原子理论的基本假设。

【教学难点】

1．经典理论的困难。

2．玻尔理论对氢光谱的解释。

【教学过程】

一、光谱

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早在世纪，牛顿就发现了日光通过三棱镜后的色散现象，并把实验中得到的彩

色光带叫做光谱。（如图所示）

光谱是电磁辐射（不论是在可见光区域还是在不可见光区域）的波长成分和强度分

布的记录。有时只是波长成分的记录。

（1）发射光谱

物体发光直接产生的光谱叫做发射光谱。

发射光谱可分为两类：连续光谱和明线光谱。

问题：什么是连续光谱和明线光谱？（连续分布的包含有从红光到紫光各种色光的

光谱叫做连续光谱。只含有一些不连续的亮线的光谱叫做明线光谱。明线光谱中的亮线

叫谱线，各条谱线对应不同波长的光。）

炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱。例如白炽灯丝发出的光、烛

焰、炽热的钢水发出的光都形成连续光谱。如图所示。

稀薄气体或金属的蒸汽的发射光谱是明线光谱。明线光谱是由游离状态的原子发射

的，所以也叫原子的光谱。实践证明，原子不同，发射的明线光谱也不同，每种原子只

能发出具有本身特征的某些波长的光，因此明线光谱的谱线也叫原子的特征谱线。如图

所示。

2

（）吸收光谱

高温物体发出的白光（其中包含连续分布的一切波长的光）通过物质时，某些波长

的光被物质吸收后产生的光谱，叫做吸收光谱。各种原子的吸收光谱中的每一条暗线都

跟该种原子的发射光谱中的一条明线相对应。这表明，低温气体原子吸收的光，恰好就

是这种原子在高温时发出的光。因此吸收光谱中的暗谱线，也是原子的特征谱线。太阳

的光谱是吸收光谱。如图所示。

既然每种原子都有自己的特征谱线，我们就可以利用它来鉴别物质和确定物质的组

成成分。这种方法称为光谱分析。

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它的优点是灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10kg时就可以被检测到。

二、氢原子光谱的实验规律

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一

条重要途径。

展示实验装置：

简单讲解实验原理和实验方法，最后展示实验结果：

氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。

瑞士科学家巴耳末对当时已知的氢原子在可见光区的四条谱线作了分析，发现这些

λ

谱线的波长满足一个简单的公式，即巴耳末公式：

1117−1

=−=345…=1.10×10m

22，，，里德伯常量

2

nnn

有两层含义，一是取一个值，可求出氢光谱中一条谱线的波长说明每一个值

n345

分别对应一条谱线，二是值只能取正整数值，，，…

三、经典理论的困难

按经典理论电子绕核旋转，作加速运动，电子将不断向四周辐射电磁波，它的能量

不断减小，从而将逐渐靠近原子核，最后落入原子核中。轨道及转动频率不断变化，辐

射电磁波频率也是连续的，原子光谱应是连续的光谱。实验表明原子相当稳定，这一结

论与实验不符。实验测得原子光谱是不连续的谱线。

矛盾一：无法解释原子的稳定性。

矛盾二：无法解释原子光谱的分立性。

四、玻尔原子理论的基本假设

为了解决上述矛盾，丹麦物理学家玻尔，在1913年提出了自己的原子结构假说。

1．玻尔的原子结构假说