第18章第06节光谱教案01人教版
第14 单元：光的电磁说电磁波谱
教学目的：1、了解光的电磁说及建立过程；
2、了解各种电磁波在本质上是相同的。
它们的行为服从共同的规律。
由于频率不同而呈现出的不同特性。
并熟悉它们的不同应用。
教学过程：
一、复习提问
光具有波动性，它是以什么实验事实为依据的？
二、导入新课
1、光的电磁说
19世纪初，光的波动说获得很大成功，逐渐得到人们公认。
但是当时人们把光波看成象机械波，需要有传播的媒介，曾假设在宇宙空间充满一种特殊物质“以太”，“以太”应具有的性质，一是很大的弹性（甚至象钢一样）二是极小的密度（比空气要稀薄得多），然而各种证明“以太”存在的实验结果都是否定的，这就使光的波动说在传播媒介问题上陷入了困境。
19 世纪60 年代，英国物理学家麦克斯韦提出电磁场的理论，预见了电磁波的存在，并提出电磁波是横波，传播的速度等于光速，根据它跟光波的这些相似性，指出“光波是一种电磁波” ------------------ 光的电磁说。
1888 年赫兹用实验证实了电磁波的存在，测得它传播的速度等于光速，与麦克斯韦的预言符合得相当好，证实了光的电磁说是正确的。
2、电磁波谱
我们已知无线电波是电磁波，其波长范围以几十千米到几毫米，又已知光波也是电磁波，其波长不到1 微米，可见电磁波是一个很大的家族，作用于我们眼睛并引起视觉的部分，只是一个很窄的波段，称可见光，在可见光波范围外还存在大量的不可见光，如红外线、紫外线等等。
（一）、红外线
发现过程：
1800年英国物理学家赫谢耳用灵敏温度计研究光谱各色光的热作用时，把温度计移
至红光区域外侧，发现温度更高，说明这里存在一种不可见的射线，后来就叫做红外线。
（用棱镜显示可见谱）特点：最显著的是热作用
应用：
（1）红外线加热，这种加热方式优点是能使物体内部发热，加热效率高，效果好。
（2）红外摄影，（远距离摄影、高空摄影、卫星地面摄影）这种摄影不受白天黑夜的限制。
（3）红外线成像（夜视仪）可以在漆黑的夜间能看见目标。
（4）红外遥感，可以在飞机或卫星上戡测地热，寻找水源、监测森林火情，估计家农作物的长势和收成，预报台风、寒潮。
（二）、紫外线
发现过程：
1801年德国的物理学家里特，发现在紫外区放置的照相底板感光，荧光物质发光。
特性：主要作用是化学作用，还有很强的荧光效应，杀菌消毒作用。
应用：
（1）紫外照相，可辨别出很细微差别，如可以清晰地分辨出留在纸上的指纹。
（2）照明和诱杀害虫的日光灯，黑光灯。
（3）医院里病房和手术室的消毒。
（4）治疗皮肤病，硬骨病。
（三）、伦琴射线
发现过程：1895年德国物理学家伦琴在研究阴极射线的性质时，发现阴极射线（高速电子流）射到玻璃壁上，管壁会发出一种看不见的射线，伦琴把它叫做X射线。
产生条件：高速电子流射到任体固体上，都会产生X射线
特性：穿透本领很强。
应用：
（1）工业上金属探伤
（2）医疗上透视人体。
此外还有比伦琴射线波长更短的电磁波，如放射性元素放出的r射线
（四）、电磁波谱
无线电波、红外线、可见光、紫外线、伦琴射线、r射线合起来构成了范围广阔的
电磁波谱。
从无线电波到r射线，都是本质相同的电磁波，它们的行为服从共同的规律，另一方面由频率或波长的不同而又表现出不同的特性，如波长越长的无线电波，很容易
X射线、r射线要观表现出干涉、衍射等现象，随波长越来越短的可见光、紫外线、
察到它们的干涉、衍射现象、就越来越困难了。
扛昭 /血
--F] ] J__!■£!_ ] T 1止_ 丄I一一：目.T L ~T—
■ JD1'' —j #烛
（五）、电磁波产生的机理
无线电波：产生于振荡电路中。
红外线：原子的外层电子受到激发后产生的
可见光：同线外线
紫外线：同红外线
伦琴射线：原子内层电子受到激发而产生的
r射线：原子核受到激发后产生的
巩固练习：
1、光的电磁说，解决了光的波动说在光波的（）上所遇到的困难，它把（
）
现象和（）现象统一起来，指出它们的一致性。
2、按频率大小排列的各种电磁波是（）。
其中频率越（）的电磁波，就越容易出现干涉和衍射现象。
光谱、氢原子光谱教案
光谱、氢原子光谱教案光谱、氢原子光谱教案教学目标1、了解光谱的定义和分类；解氢原子光谱的实验规律,知道巴耳末系。
2、学习运用光普分析的方法来进行原子结构与原子运动的分析。
展现连续谱线、线状谱线让学生掌握光谱分析研究的原理。
3、了解经典原子理论的困难。
重点难点重点：氢原子光谱的实验规律难点：经典理论的困难设计思想本节内容在明确光谱、连续光谱、线状态光谱的概念之后,进一步介绍原子的特征光谱和光谱分析,重点讲述氢光谱的实验规律。
原子光谱的事实不能利用核式结构理论解释、必须建立新的原子模型,这是学生进一步深入学习的思想基础。
设计时重点针对学生学习中的难点,采用实验、图片、视频等多种媒体让学生有比较直观的体会。
教学过程中,要抓住运用光谱分析的方式来认识原子结构这一主导思想,这是人们分析与研究原子的一种思想方法,这种方法不同以往学生的学习方法,同时还需要注意的是,初步引入量子观念：波长是分立的,为学生的进步学习提供思想基础。
要让学生在获得相关知识的同时,认识到人们在认识客观事物的过程中,不断形成探索自然的一些新方法,理解科学方法对进行科学探索的作用,并理解探究自然奥秘是一项永远止境的认识活动。
教学资源多媒体课件,光谱管,三棱镜教学设计【课堂引入】早在17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。
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。
【课堂学习】学习活动一：光谱的几种类型实验：牛顿三棱镜色散介绍光谱的概念：用光栅或棱镜把光按波长展开,获得光的波长（频率）成分和强度分布的记录。
（1）发射光谱：物体发光直接产生的光谱。
①连续光谱现象：由连续分布的一切波长的光组成。
特点：整个光谱区域都是亮的。
产生：炽热的固体、液体及高压气体的光谱。
案例：白炽灯丝发出的光、烛焰、炽热的钢水②线状谱实验并让学观察线状光谱：现象：光谱中有一条条的亮线,这些亮线叫做谱线,由一条条谱线组成的光谱叫做线状光谱。
高中物理 第十八章 原子结构 3 氢原子光谱导学案 新人
3 氢原子光谱[目标定位] 1.知道什么是光谱，能说出连续谱和线状谱的区别.2.能记住氢原子光谱的实验规律.3.能说出经典物理学在解释原子的稳定性和原子光谱分立特性上的困难．一、光谱和光谱分析[问题设计]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？答案根据经典电磁理论，原子可以辐射各种频率的光，即原子光谱应该是连续的，而实际上看到的原子的光谱总是分立的线状谱．[要点提炼]1．光谱的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光谱分类产生条件光谱形式发射光谱连续谱炽热固体、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．不同元素谱线不同(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)3.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)产生原因：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，这就形成了连续谱背景下的暗线．4．光谱分析由于每种原子都有自己的特征谱线，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．(1)优点：灵敏度高，样本中一种元素的含量达到10－10g 时就可以被检测到．(2)应用：a.发现新元素；b.鉴别物体的物质成分． (3)用于光谱分析的光谱：线状谱和吸收光谱． 二、氢原子光谱的实验规律1．巴耳末公式 1λ＝R (122－1n2)，n ＝3,4,5，…式中R 叫做里德伯常量，实验值为R ＝1.10×107 m －1. (1)公式特点：第一项都是122；(2)巴耳末公式说明氢原子光谱的波长只能取分立值，不能取连续值．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．其他公式氢原子光谱在红外和紫外光区的其他谱线满足与巴耳末公式类似的关系式．如莱曼系在紫外光区，公式为1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫112－1n 2，其中n ＝2,3,4，… 三、经典理论的困难1．核式结构模型的成就：正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子散射实验． 2．困难：经典物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征．一、光谱和光谱分析例1 关于光谱和光谱分析，下列说法中正确的是( ) A ．太阳光谱和白炽灯光谱都是连续谱 B ．霓虹灯产生的是线状谱C ．进行光谱分析时，只能用明线光谱D ．同一元素吸收光谱的暗线与线状谱的位置是一一对应的解析 太阳光谱是吸收光谱，可进行光谱分析；白炽灯光产生的是连续谱；霓虹灯管内充有稀薄气体，产生的光谱为线状谱． 答案 BD例2 关于太阳光谱，下列说法正确的是( ) A ．太阳光谱是吸收光谱B ．太阳光谱中的暗线，是太阳光经过太阳大气层时某些特定频率的光被吸收后而产生的C ．根据太阳光谱中的暗线，可以分析太阳的物质组成D ．根据太阳光谱中的暗线，可以分析地球大气层中含有哪些元素 解析 太阳是一个高温物体，它发出的白光通过温度较低的太阳大气层时，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，所以分析太阳光谱可知太阳大气层的物质组成． 答案 AB二、氢原子光谱的实验规律例3 巴耳末通过对氢原子光谱的研究总结出巴耳末公式1λ＝R (122－1n 2)，n ＝3,4,5，…，对此，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 ．巴耳末依据氢原子光谱的分析总结出巴耳末公式D ．巴耳末公式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 巴耳末公式是根据氢原子光谱总结出来的．氢原子光谱的不连续性反映了氢原子发光的分立性，即辐射波长的分立特征，选项C 、D 正确． 答案 CD例4 氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为( )A.59B.49C.79D.29解析 由巴耳末公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2 n ＝3,4,5，… 当n →∞时，有最小波长λ1，1λ1＝R 122，当n ＝3时，有最大波长λ2，1λ2＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－132，得λ1λ2＝59. 答案 A1．(光谱和光谱分析)对原子光谱，下列说法正确的是( )A．原子光谱是连续的B．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C．各种原子的原子结构不同，但各种原子的原子光谱可能是相同的D．分析物质发光的光谱，可以鉴别物质中含哪些元素答案 D解析原子光谱为线状谱，A错误；各种原子都有自己的特征谱线，故B、C均错误；据各种原子的特征谱线进行光谱分析可鉴别物质组成，D正确．2．(光谱和光谱分析)利用光谱分析的方法能够鉴别物质和确定物质的组成成分，关于光谱分析，下列说法中正确的是( )A．利用高温物体的连续谱就可以鉴别其组成成分B．利用物质的线状谱就可以鉴别其组成成分C．高温物体发出的光通过某物质后的光谱上的暗线反映了高温物体的组成成分D．我们观察月亮射来的光的光谱，可以确定月亮的化学组成答案 B解析由于高温物体的光谱包括了各种频率的光，与其组成成分无关，故A错误；某种物质发光的线状谱中的明线与某种原子发出的某频率的光有关，通过这些亮线与原子的特征谱线对照，即可确定物质的组成成分，B正确；高温物体发出的光通过其它物质后某些频率的光被吸收而形成暗线，这些暗线与所经物质有关，与高温物体无关，C错误；月亮反射到地面的光是太阳光，D错误．3．(氢原子光谱的实验规律)下列说法正确的是( )A．所有氢原子光谱的波长都可由巴耳末公式求出B．巴耳末公式中的n可以连续取值C．巴耳末系是氢原子光谱中的不可见光部分D．氢原子光谱是线状谱的一个例证答案 D4．(氢原子光谱的实验规律)氢原子光谱除了巴耳末系外，还有莱曼系、帕邢系等，其中帕邢系的公式为1λ＝R(132－1n2)，n＝4,5,6，…，R＝1.10×107 m－1.若已知帕邢系的氢原子光谱在红外线区域，试求n＝6时，对应的波长为多大？答案 1.09×10－6 m解析由帕邢系的公式1λ＝R(132－1n2)，当n＝6时，得λ≈1.09×10－6 m.题组一光谱和光谱分析1．关于光谱，下列说法正确的是( )A．炽热的液体发射连续谱B．发射光谱一定是连续谱C．线状谱和吸收光谱都可以对物质成分进行分析D．霓虹灯发光形成的光谱是线状谱答案ACD解析炽热的液体的光谱为连续谱，所以选项A正确．发射光谱可以是连续谱也可以是线状谱，所以选项B错误．线状谱和吸收光谱都对应某种元素的光谱，都可以对物质成分进行分析，所以选项C正确．霓虹灯发光形成的光谱是线状谱，所以选项D正确．2．白炽灯发光产生的光谱是( )A．连续谱 B．明线光谱C．原子光谱 D．吸收光谱答案 A解析白炽灯发光是灯丝在炽热状态下发出的光，是连续谱．3．下列关于光谱的说法正确的是( )A．炽热固体、液体和高压气体发出的光形成连续谱B．各种原子的线状谱中的亮线和它的吸收光谱中的暗线是一一对应的C．气体发出的光只能产生线状谱D．甲物质发出的光通过低温的乙物质蒸气可得到甲物质的吸收光谱答案AB解析吸收光谱中的暗线与线状谱中的亮线是一一对应的，所以B正确．而气体发光时，若是高压气体发光则形成连续谱，若是稀薄气体发光则形成线状谱，故A正确，C错误．甲物质发出的光通过低温的乙物质蒸气后，得到的是乙物质的吸收光谱，D错误．4．关于光谱，下列说法中正确的是( )A．大量原子发出的光谱是连续谱，少量原子发出的光谱是线状谱B．线状谱由不连续的若干波长的光所组成C．太阳光谱是连续谱D．太阳光谱是线状谱答案 B解析原子光谱体现原子的特征，是线状谱，同一种原子无论有多少，其发光特征都相同，即形成的线状谱都一样，故A错误；由线状谱的特征知，B正确；太阳光谱是吸收光谱，C、D错误．5．关于物质的吸收光谱和线状谱之间的关系，下列说法中正确的是( )A．吸收光谱和线状谱的产生方法不同，它们的谱线互不相关B．同种物质吸收光谱中的暗线跟它线状谱中的明线相对应C．线状谱与吸收光谱都是原子光谱，它们的特征谱线相对应D．线状谱与吸收光谱都可以用于光谱分析，以鉴别物质和确定物质的化学组成答案BD解析线状谱与吸收光谱都是原子的特征谱线，但是线状谱是原子光谱，吸收光谱不是原子光谱，C 错误；线状谱和吸收光谱都可以进行光谱分析，D正确；同种物质吸收光谱中的暗线与它线状谱中的明线相对应，B正确，A错误．6．对于线状谱，下列说法中正确的是( )A．每种原子处在不同温度下发光的线状谱不同B．每种原子处在不同的物质中的线状谱不同C．每种原子在任何条件下发光的线状谱都相同D．两种不同的原子发光的线状谱可能相同答案 C7．如图1甲所示，是a、b、c、d四种元素的线状谱，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( )图1A．a元素 B．b元素C．c元素 D．d元素答案BD解析将甲中的线状谱与乙中的谱线相对照．题组二氢原子光谱的实验规律8．下列对于巴耳末公式的说法正确的是( )A．所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应B．巴耳末公式只确定了氢原子发光中可见光部分的光的波长C．巴耳末公式确定了氢原子发光中一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光D．巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长答案 C解析巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种光的波长，也不能描述其他原子的发光，A、D错误；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，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括可见光和紫外光，B错误，C正确．9．下列说法不正确的是( )A．巴耳末系光谱线的条数只有4条B．巴耳末系光谱线有无数条C．巴耳末系中既有可见光，又有紫外光D．巴耳末系在可见光范围内只有4条答案 A解析巴耳末系中的光谱线有无数条，但在可见光的区域中只有4条光谱线，其余都在紫外光区域．故B、C、D正确，A错误．10．氢原子光谱的巴耳末系中波长最长的光波的光子能量为E1，其次为E2，则E1E2为( )A.2027B.2720C.23D.32 答案 A11．根据巴耳末公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2，计算n ＝3,4,5,6时的波长．答案 654.55 nm 484.85 nm 432.90 nm 409．09 nm解析 由巴耳末公式1λ＝R ⎝ ⎛⎭⎪⎫122－1n 2可得 当n ＝3时，1λ1＝1.10×107×⎝ ⎛⎭⎪⎫122－132 m －1，故λ1≈6.545 5×10－7m ＝654.55 nm同理：当n ＝4时，λ2≈4.848 5×10－7m ＝484.85 nm 当n ＝5时，λ3≈4.329 0×10－7m ＝432.90 nm 当n ＝6时，λ4≈4.090 9×10－7 m ＝409.09 nm.。
2017-2018学年高中物理 第十八章 原子结构 3 氢原子光谱同步备课教案 新人教版选修3-5
②线状谱——只含有一些不连续的亮线的光谱．各种原子的发 射光谱(由稀薄气体发出)都是线状谱．每种原子都有自己的 特征谱线，不同元素线状谱不同． (2)吸收光谱——高温物体发出的白光通过温度较低的物质时， 某些波长的光被该物质吸收后产生的光谱．这种光谱的特点 是在连续的背景上有若干条暗线．这些暗线与特征谱线相对 应．太阳光谱是一种吸收光谱．
光谱分析只能用特征谱线来分析，每种原子都有自己的特征谱线， 不同元素线状谱不同，因此可用来分析物质中所含元素．
针对训练1 (多选)关于光谱，下列说法中正确的是
()
A．炽热的液体发射连续谱
B．线状谱和吸收光谱都可以对物质进行光谱分析
C．太阳光谱中的暗线，说明太阳中缺少与这些暗线相对应的
元素
D．发射光谱一定是连续谱
答案 AB
解析 炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是连续光谱，
故A正确；线状谱和吸收光谱都可以用来进行光谱分析，B正
确；太阳光谱中的暗线说明太阳大气中含有与这些暗线相对应
的元素，C错误；发射光谱有连续谱和线状谱，D错误．
二、氢原子光谱的实验规律
1．研究光谱的意义 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．
[目标定位] 1.了解光谱、连续谱和线状谱等概念.2.知道氢 原子光谱的实验规律.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．
一、光谱
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．
针对训练 2 氢原子光谱巴耳末系最小波长与最大波长之比为
2018版高中物理人教版选修3-5教师用书：第18章+3 氢原子光谱+Word版含解析
3 氢原子光谱
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
[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．
[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．(×)
[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．
[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．
[核心点击]
1．光谱的分类。
2020-2021学年高二人教版物理选修3-5学案：第十八章 3 氢原子光谱 Word版含解析
3氢原子光谱一、光谱1．定义用光栅或棱镜把可见光按波长展开，获得光的波长(频率)和强度分布的记录，即光谱．2．分类有些光谱是一条条的亮线，这样的亮线叫谱线，这样的光谱叫线状谱．有的光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连续在一起的光带，这样的光谱叫做连续谱．3．特征光谱各种原子的发射光谱都是线状谱，说明原子只发射特定频率的光．不同原子发射的线状谱的亮线位置不同，说明不同原子发光频率是不一样的，因此这些亮线称为原子的特征光谱．4．光谱分析利用原子的特征谱线来鉴别物质和确定物质的组成成分，这种方法叫做光谱分析．我们看到这样的情景：在太阳光下，我们用一个玻璃棱镜放在水平面上，在棱镜的背面会看到彩色的光带，你知道这种现象是如何产生的吗？提示：这是一种光的色散现象．白光为复色光，是由七种颜色的光复合而成，复色光分解为单色光的现象叫做光的色散，形成的彩色光带称为光谱．二、氢原子光谱的实验规律 1．研究光谱的意义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．巴耳末公式从氢气放电管可以得到氢原子光谱，在可见光区的氢光谱符合巴耳末公式，用波长的倒数写出的公式为1λ＝R (122－1n 2)，n ＝3,4,5，….式中的R 为里德伯常量，实验值为R ＝1.10×107m －1.可以看出，n 只能取正整数，不能连续取值，波长也只能是分立的值．3．其他线系除了巴耳末线系，发现氢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公式．4．巴耳末公式的意义巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱，即辐射波长的分立性．光谱研究的鼻祖是鼎鼎大名的科学家牛顿，1663年，当他还是一个剑桥大学21岁的大学生时就开始研究色与光的问题．三年后，他做了有名的三棱镜光散射实验，将一束太阳光经一块三角形玻璃棱镜折射后，在墙上分布成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色的彩色光带．当再倒放一个三棱镜于第一个三棱镜后面时，各颜色又重新组合成为一束白光.1672年，在伦敦皇家学会上发表的第一篇论文《光和色的新理论》中，牛顿将这种彩虹色带命名为光谱，并正确地解释了它的成因．光谱分析可以用于鉴别物质和确定物质的组成成分，而且历史上有些元素就是利用光谱分析发现的，你能说出两种通过光谱分析发现的元素吗？提示：铷和铯． 三、经典理论的困难 1．卢瑟福核式学说的成就卢瑟福的核式结构模型正确地指出了原子核的存在，很好地解释了α粒子散射实验． 2．经典理论的困难经典的物理学既无法解释原子的稳定性，又无法解释原子光谱的分立特征．随着原子核式结构模型的建立与氢原子光谱规律的研究，经典理论出现了哪些困难？ 提示：(1)在核式结构模型中，电子绕原子核做圆周运动，电子具有加速度．根据经典电磁理论，电子加速运动时，要向外辐射电磁波，要辐射能量．这样，能量就会不断减少，轨道半径会越来越小，最终电子会坠入原子核中，原子将不复存在！(2)根据经典电磁理论，电子辐射电磁波的频率，就是它绕核转动的频率，电子越转能量越小，它离原子核就越来越近，转得也就越来越快，这个变化是连续的，也就是说，我们应该看到原子辐射各种频率的光，即原子的光谱应该总是连续的，而实际我们得到的氢原子光谱是分立的线状谱．考点一光谱和光谱分析1．光谱的分类按光谱的产生方式可分为发射光谱和吸收光谱，见下表：发射光谱吸收光谱连续谱线状谱定义物体直接发出的光通过分光后产生的光谱高温物体发出的白光通过低温物质时，某些波长的光被该物质吸收后产生的光谱．吸收光谱中的暗线也是该元素原子的特征谱线由连续分布的一切波长的光(一切单色光)组成的光谱只含有一些不连续的亮线的光谱．它是由游离态的原子发射的，因此也叫原子光谱．某种元素原子线状谱的谱线称为该元素原子的特征谱线举例炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱都是连续谱，如电灯灯丝发出的光、炽热的钢水发出的光形成的光谱稀薄气体或金属的蒸气的发射光谱都是线状谱太阳光谱应用不能用于光谱分析可用于光谱分析可用于光谱分析形成：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．应用：分析太阳光谱中的暗线，可以确定太阳大气层中含有的成分．2．光谱分析(1)定义：每种原子都有自己的特征谱线，可以利用光谱来鉴别物质和确定物质的组成成分．(2)优点：灵敏度高，分析物质的最低量达10－10 g.(3)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．【例1】太阳的光谱中有许多暗线，它们对应着某些元素的特征谱线．产生这些暗线是由于()A．太阳表面大气层中缺少相应的元素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的元素D．太阳内部存在着相应的元素吸收光谱的暗线是连续谱中某些波长的光波被物质吸收后产生的．【答案】 C【解析】太阳光谱中的暗线是由于太阳内部发出的强光经过温度较低的太阳大气层时产生的，表明太阳大气层中含有与这些特征谱线相应的元素．总结提能太阳光谱是吸收光谱，不是连续谱．通过太阳光谱中的暗线与发射光谱的明线相对应，可确定太阳大气层的组成．(多选)关于光谱，下列说法正确的是(ACD)A．各种原子的发射光谱都是线状谱B．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C．由于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D．根据各种原子发光的特征谱线进行光谱分析，可以鉴别物质和确定物质组成成分解析：每种原子都有自己的特征谱线，所以才能根据光谱来鉴别物质．考点二氢原子光谱的实验规律1．氢原子的光谱从氢气放电管可以获得氢原子光谱，如图所示．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．巴耳末对放电的氢原子光谱的谱线进行研究得到了下面的公式，该公式称为巴耳末公式：1λ＝R (122－1n2)(n ＝3、4、5、6…)(1)公式中n 只能取整数，不能连续取值，波长也只会是分立的值．(2)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．【例2】 在可见光范围内，氢原子发光的波长最长的2条谱线的波长各为多少？氢原子的光谱有什么特点？根据巴耳末公式进行计算．【答案】 6.5×10－7 m 4.8×10－7 m 不连续的线状谱 【解析】 巴耳末公式为1λ＝R (122－1n 2)，n ＝3,4,5…因此，n 取两个最小值3和4时，对应的波长最长，即 n ＝3时，1λ1＝1.10×107×(122－132)m －1解得λ1＝6.5×10－7 mn ＝4时，1λ2＝1.10×107×(122－142) m －1解得λ2＝4.8×10－7 m.由于公式中的n 只能取从3开始的整数，因此计算得到的氢原子光谱是由一系列线系组成的不连续的线状谱．总结提能 应用巴耳末公式进行计算时，一定要理解公式中n 的取值与波长λ的对应关系．(多选)关于巴耳末公式1λ＝R (122－1n 2)的理解，正确的是( AC )A ．此公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的B ．公式中n 可取任意值，故氢光谱是连续谱C ．公式中n 只能取不小于3的整数值，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解析：此公式是巴耳末在研究氢光谱在可见光区的14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，则波长λ不能取连续值，故氢原子光谱是线状谱．重难疑点辨析解决光谱和光谱分析问题的方法1．解决有关光谱和光谱分析的问题，应从深入理解光谱的成因入手，正确理解不同谱线的特点连续谱是由炽热的固体、液体和高压气体直接发光形成的，例如：白炽灯、炽热的铁水．线状谱是由稀薄气体或金属蒸气所发射的光谱，例如：光谱管、霓虹灯、烧钠盐形成的钠气发光．线状谱主要是由游离状态的原子发射的，所以也叫原子光谱．2．线状谱中每条光谱线对应着一种频率，不同物质的线状谱不同，因此通过测定线状谱可以鉴别物质学习光谱时，易对发射光谱、吸收光谱区别不清，造成错误．避免混淆的关键是正确理解光谱的形成原因．发射光谱是物体直接发出的光通过分光后产生的光谱，吸收光谱是高温物体发出的光通过低温物质时，某些波长的光被该物质吸收后而形成的，它的特点是在连续光谱的背景上呈现暗线．太阳光谱是典型的吸收光谱．【典例】下列说法中正确的是()A．炽热的固体、液体和高压气体发出的光形成连续光谱B．各种原子的线状光谱中的明线和它吸收光谱中的暗线必定一一对应C．气体发出的光只能产生明线光谱D．甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气形成的是甲物质的吸收光谱【解析】据连续光谱的产生知A正确；由于吸收光谱中的暗线和线状谱中的明线相对应，但通常吸收光谱中看到的暗线要比线状谱中的明线少，所以B不对；气体发光，若为高压气体则产生连续谱，若为稀薄气体则产生明线光谱，所以C不对；甲物质发出的白光通过乙物质的蒸气形成了乙物质的吸收光谱，所以D不对，应选A.【答案】 A线状谱连续谱形状特征一条条分立的谱线连在一起的光带组成某些不连续的波长的光组成一切波长的光都有产生稀薄气体或金属蒸气发光形成炽热的固体、液体、高压气体发光而产生的应用可用于光谱分析不能用于光谱分析1．白炽灯产生的光谱是( A ) A ．连续光谱 B ．线状光谱 C ．原子光谱D ．吸收光谱解析：炽热的固体发出的光谱是连续光谱．2．白光通过棱镜后在屏上会形成按红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫排列的连续光谱，下列说法不正确的是( A )A ．棱镜使光增加了颜色B ．白光是由各种颜色的光组成的C ．棱镜对各种色光的折射率不同D ．看到白光是因为发光物体发出了在可见光区的各种频率的光解析：白光通过棱镜使各种色光落在屏上的不同位置，说明棱镜对各种色光的折射率不同，形成的连续光谱按波长(或频率)排列，即白光包括各种频率的光，光的颜色是由波长(或频率)决定的，并非棱镜增加了颜色，即B 、C 、D 正确．3．(多选)关于光谱和光谱分析，下列正确的是( CD ) A ．光谱包括连续光谱和线状谱B ．太阳光谱是连续光谱，氢光谱是线状谱C ．线状谱和吸收光谱都可用作光谱分析D ．光谱分析帮助人们发现了许多新元素解析：光谱包括发射光谱和吸收光谱，发射光谱又分为线状谱和连续谱，其中线状谱和吸收光谱可用作光谱分析．4．对于巴耳末公式，下列说法正确的是( C ) A ．所有氢原子光谱的波长都与巴耳末公式相对应B ．巴耳末公式只确定了氢原子发光的可见光部分的光的波长C ．巴耳末公式确定了氢原子发光的一个线系的波长，其中既有可见光，又有紫外光D ．巴耳末公式确定了各种原子发光中的光的波长解析：巴耳末公式只确定了氢原子发光中一个线系的波长，不能描述氢原子发出的各种波长，也不能描述其他原子的发光，A 、D 错误；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，但它适用于整个巴耳末线系，该线系包括可见光和紫外光，B 错误，C 正确．5．计算巴耳末系中波长最长的光子的能量是多少？ 答案：3.0×10－19J解析：根据巴耳末公式1λ＝R (122－1n 2)可知，当n ＝3时λ最大，将n ＝3代入得λ＝6.563×10－7 m 据公式c ＝λν及光子能量E ＝hν可知， E ＝hν＝h c λ＝6.63×10－34×3×1086.563×10－7J＝3.0×10－19 J.莘莘学子，最重要的就是不要去看远方模糊的，而要做手边清楚的事。
初中物理光的光谱教案
初中物理光的光谱教案一、教学目标1.1 知识目标理解光谱的概念，区分连续光谱和发射光谱等不同类型的光谱；掌握光谱的分析方法和应用；了解光谱在日常生活科学技术领域中的应用。
1.2 能力目标通过实验和探究，培养学生分析问题、解决问题的能力，提高其实验操作和数据处理的能力。
1.3 情感目标培养学生对科学的兴趣和探究精神，增强学生的合作学习意识和实践动手能力，培养学生的归纳总结和自我探究能力。
二、教学内容2.1 光的光谱及其类型2.1.1 光的光谱概念光谱是指将光按照频率、波长或能量等物理量进行分解后所得到的色带或光线的分布情况。
2.1.2 光谱的类型连续光谱：白光经过三棱镜或光栅等色散器件后，所得到的光谱形成一条连续、无间断的彩色光带。
发射光谱：物质受激后，会向外发射一定波长、频率或能量的光线，所发射出的光可以形成一组明亮的光谱线。
吸收光谱：当物质受到一定波长的光线照射时，会发生能量转移，使得物质分子的状态改变，所吸收的光线波长与激发前很不同，这种光线的波长分布形成的光谱称为吸收光谱。
二、2 实验设计2.2.1 实验目的：通过实验研究连续光谱、发射光谱和吸收光谱的特点。
2.2.2 实验原理：使用三棱镜可以将白光分解成连续光谱，使用氢气放电管可以得到氢原子的发射光谱，使用紫外和可见光谱仪可以得到红外和可见光的吸收光谱。
2.2.3 实验步骤：（1）利用三棱镜将白光分解成连续光谱，并观察连续光谱的特点；（2）使用氢气放电管，得到氢原子的发射光谱，并观察发射光谱的特点；（3）使用紫外和可见光谱仪，获取红外和可见光的吸收光谱，并观察吸收光谱的特点。
2.2.4 实验结果（1）连续光谱为一条连续的光带，颜色从紫色到红色依次排列。
（2）发射光谱为一系列明亮的光谱线，一般为某种元素的光谱线。
（3）吸收光谱为一系列暗的光谱线，一般为某种元素或分子中的电子跃迁所致。
三、课堂讨论3.1 分析实验结果（1）为什么氢原子的发射光谱是明亮的光谱线？答：加热或电激励原子时，原子中的电子受到能量的激发，会从低能级跃迁到高能级，再从高能级跃迁回到低能级时释放出能量，导致原子发光。
高二物理选修35第十八章：氢原子光谱
高二物理选修35第十八章：氢原子光谱制造人：陈合森日期：【学习目的】〔1〕了解光谱、延续谱和线状谱等概念。
〔2〕知道氢原子光谱的实验规律，知道经典物理的因难在于无法解释原子的动摇性和光谱分立特性。
【自主学习】一、光谱1、定义：用光栅或棱镜可以把光按_______展开，取得光的波长〔频率〕成分和_______散布的记载，即光谱。
2、分类：〔1〕线状谱：光谱是_______的亮线。
各种原子的发射光谱都是线状谱，说明原子只能收回几种特定频率的光。
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。
发生：由稀薄气体或金属的蒸气〔即处于游离形状下的原子〕发光而发生的。
〔2〕延续谱：光谱不是一条条分立的谱线，而是_______的光带。
特点：光谱看起来不是一条条分立的谱线，而是连在一同的光带。
即延续散布的包括有从红光到紫光各种色光的光谱。
炽热的固体、液体和高压气体的发射光谱是延续光谱。
例如白炽灯丝收回的光、烛焰、炽热的钢水收回的光都构成延续光谱。
3、特征谱线：各种原子的发射光谱都是_______，不同原子的亮线位置不同，说明不同原子的_______不同，光谱中的亮线称为原子的______________。
4、光谱的运用：由于每种原子都有自己的特征谱线，可以应用它来_______物质和确定物质的_______，这种方法称为光谱剖析，它的优点是_______高，样本中一种元素的含量到达_______就可以被检测到。
5.吸收光谱：高温物体收回的白光〔其中包括延续散布的一切波长的光〕经过物质时，某些波长的光被物质吸收后发生的光谱，叫做吸收光谱。
发生：由炽热物体〔或高压气体〕收回的白光经过温度较低较低的气体后发生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。
这说明，高温气体原子吸收的光，恰恰就是这种原子在高温时收回的光。
因此吸收光谱中的暗谱线，也是原子的特征谱线。
光谱分析课程设计
光谱分析课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握光谱分析的基本原理、方法和应用，能够运用光谱分析解决实际问题。
具体目标如下：1.了解光谱的基本概念和特性；2.掌握光谱分析的基本原理和方法；3.熟悉光谱分析在各个领域的应用。
4.能够正确使用光谱分析仪器进行实验操作；5.能够分析光谱图，提取有效信息；6.能够运用光谱分析解决实际问题。
情感态度价值观目标：1.培养学生的科学探究精神，提高对光谱分析的兴趣；2.培养学生珍惜实验数据，注重实证研究的意识；3.培养学生关注光谱分析在生产、科研和生活中的应用，提高综合素质。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括光谱分析的基本原理、方法和应用。
具体安排如下：1.光谱的基本概念和特性：介绍光谱的定义、分类和产生原理；2.光谱分析的基本原理：讲解光谱分析的物理基础和数学处理方法；3.光谱分析的方法：介绍光谱仪器的结构、原理和操作方法；4.光谱分析的应用：阐述光谱分析在各个领域的应用实例。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学。
具体方法如下：1.讲授法：讲解光谱分析的基本原理、方法和应用；2.讨论法：学生针对实际问题进行讨论，培养解决问题的能力；3.案例分析法：分析光谱分析在实际案例中的应用，加深学生对知识的理解；4.实验法：让学生动手操作光谱仪器，提高实验技能和实证研究能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，丰富学生的学习体验，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的光谱分析教材，为学生提供系统、科学的知识体系；2.参考书：提供相关领域的参考书籍，帮助学生拓展知识面；3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，增强课堂教学的趣味性；4.实验设备：准备充足的光谱仪器设备，确保学生能够充分进行实验操作。
五、教学评估为了全面、客观地评估学生的学习成果，本课程将采用多种评估方式相结合的方法。
具体安排如下：1.平时表现：评估学生在课堂上的参与程度、提问回答等情况，以体现学生的学习态度和积极性；2.作业：布置适量作业，评估学生的知识掌握和运用能力；3.实验报告：评估学生在实验过程中的操作技能、数据处理和分析能力；4.考试：设置期中、期末考试，全面测试学生的知识水平和运用能力。
最新人教3-5第十八章氢原子光谱课件
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。而 实际上看到的是分立的线状谱。
这些矛盾说明尽管经典物理学理论可以很好地 应用宏观物休，但它不能解释原子世界的现象， 引入新观念是必要的。
课堂效果检测： 1 在实际生活中，我们可以通过光谱分析来
鉴别物质和物质的组成成分。例如某样本 中一种元素的含量达到10-10g时就可以被 检测到。那么我们是通过分析下列哪种谱 线来鉴别物质和物质的组成成分的？
§18·3 氢原子光谱
结束语
谢谢大家聆听！！！
20
原子光谱的不连续性反映出原子结构的不 连续性，所以光谱分析也可以用于探索原 子的结构。
二、氢原子光谱的实验规律
氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。
气体放电管：玻璃管中的稀薄气体的分子在强 电场的作用下会电离，成为自由移动的正负电 荷，于是气体变成导体，导电时会发光。这样 的装置叫做气体放电管。
A 连续谱
B 线状谱
C 特征谱线
D 任意一种光谱
（B C）
2 下列说法正确的是：
A 通过光栅或棱镜可以把光按波长展开，从而获 得光的波长成分的记录，这就是光谱。即光谱与 光强度无关。
B 通过光栅或棱镜可以把光按波长展开，从而获得 光的波长成分和强度分布记录，这就是光谱。即 光谱不仅记录了光的波长分布，还记录了强度分 布。
光谱的形式：连续分布，一切波长的光都有
光 谱
｛ 谱 线状光谱 产生条件：稀薄气体、金属蒸气发光形成的光谱 （原子光谱） 光谱形式：一些不连续的明线组成，不同 元素的明线光谱不同（又叫特征光谱）
连续光谱中某些定义：波长的光被物质吸收后产生的
吸 光谱
收 光 谱
产生条件：炽热的白光通过温度较白光低的气体后， 再色散形成的
高中物理选修课件第十八章学案氢原子光谱
XX
PART 05
激光原理及其在氢原子光 谱中应用
REPORTING
激光产生条件及特点
产生条件
激光的产生需要满足三个基本条件，包 括泵浦源、增益介质和反馈机制。其中 ，泵浦源提供能量使增益介质中的原子 或分子激发到高能态，反馈机制则使得 受激辐射的光在增益介质中反复振荡放 大。
结论
弗兰克-赫兹实验证实了玻尔原子模型的正确性，即原子中的电子只能在特定的能级上运动，并且能级 之间的跃迁是量子化的。此外，该实验还揭示了原子内部结构的复杂性和多样性，为量子力学的发展 奠定了基础。
弗兰克-赫兹实验意义
对原子物理学的贡献
对量子力学的启示
弗兰克-赫兹实验揭示了原子内部结 构的奥秘，为原子物理学的发展做出 了重要贡献。该实验不仅证实了玻尔 原子模型的正确性，还揭示了原子内 部结构的复杂性和多样性，为后续的 原子物理学研究提供了重要的实验依 据和理论支持。
发射光谱与吸收光谱
发射光谱
原子从高能级向低能级跃迁时， 会发射出一定频率的光子，形成 发射光谱。发射光谱是一系列分
立的谱线，称为原子光谱。
吸收光谱
原子从低能级向高能级跃迁时， 会吸收一定频率的光子，形成吸 收光谱。吸收光谱与发射光谱互 补，即发射光谱中出现的谱线在
吸收光谱中消失。
光谱分析
通过对原子光谱的分析，可以了 解原子的能级结构、跃迁规则以 及原子所处的物理环境等信息。
XX
PART 04
量子力学初步与氢原子光 谱
REPORTING
德布罗意波与实物粒子波动性
德布罗意波的概念
德布罗意波是指实物粒子在空间中传播时所伴随的波动现象，其波长和频率与 粒子的动量和能量有关。