原子物理学第二章原子的能级和辐射-1资料.pptVIP

一.玻尔理论提出的背景 （1）普朗克的能量量子化假说和爱因斯坦的光子假说 （2） 卢瑟福的原子核式结构模型 （3）氢原子光谱的实验资料和经验规律 小结： 二、玻尔的基本假设： 1. 定态假设 2. 频率条件 3. 角动量量子化 三、玻尔的氢原子理论 1. 氢原子半径、原子能级公式 2. 对广义巴尔末公式的解释 3. 里德伯常数的计算 作业 第二章习题：1,2,3 原子核式结构模型 1911年 1、原子稳定性问题2、原子线状光谱问题 困难： 原子由带原子全部正电荷，并几乎占有原子全部质量的微小中心核，以及绕核运行的电子所组成。 2.1 光谱---研究原子结构的重要手段 1．光谱 光谱（spectrum） 电磁辐射的强度按波长（或频率）分布的记录 光谱仪： 光谱仪的组成：光源、分光器、记录仪 将混合光按不同波长成分展开成光谱的仪器。 光源 分光器（棱镜或光栅） 纪录仪（感光底片或光电纪录器） 第二章 原子的能级和辐射 带光谱 分子发光 按光谱机制分类 发射光谱 样品光源 分光器 纪录仪 吸收光谱 连续光源 样品 分光器 纪录仪 谱线的波长、线宽和线形都携带了发光光源的大量信息 按光谱结构分类 线光谱 原子发光 2．光谱分类 连续光谱 固体热辐射 2.2氢原子的光谱实验规律 一．氢原子光谱的线系 1.巴尔末系 H光谱的研究从1853年Angstron 发现 开始。 1885年，已观察到14条谱线， 巴尔末经验公式 讨论： 1)波长遵守巴耳末公式的这一系列谱线称为巴耳末线系 2)波长间隔沿短波方向递减 3)谱线系的线系限，谱线系中最短的波长 线系限 1889年 里德伯用波数改写: 氢原子的里德伯常数 巴尔末线系限的波数： 2.H原子光谱的其它线系 紫外区 赖曼系(1916) 红外区 帕邢系(1908) 布拉开系(1922) 普丰特系 (1924) 红外区 红外区 线系的一般表示： 令： ——光谱项 每一谱线的波数都可表达为二光谱项之差 结论： （1）氢光谱中任何一条谱线的波数，都可以写成两个正整数决定的函数之差。 （2）取m一定的值，nm的不同正整数，可得到同一线系中各光谱线的波数值。 （3）改变公式中的m值，就可得到不同的线系。 广义的巴尔末公式 解： 由赖曼线系公式 例2.1 计算赖曼线系中波长最长的谱线和线系限对应的波长值 赖曼线系波长最长的谱线相应于 的情况 因此 线系限相应于 的情况 因此，赖曼线系谱线的波长值范围为 1908年 里兹 发现： 原子光谱中某两条谱线波数之和（或差）是另一条谱线的波数 一定存在 里兹组合原则 即：若有 （1）是离散的线状光谱，且谱线有确定的位置． （2）每条谱线都可写成两个光谱项之差． (3)光谱线构成谱线系，系内各谱线之间和系与系之间有一定的关系． （4）谱线系有线系限，是谱线系中最短的波长，系限之外是连续的光谱区 实验发现，这是所有原子光谱的共同特征． 综上所述，氢原子光谱有如下规律： 一、经典理论的困难 2.3 玻尔氢原子理论 1． 经典理论（行星模型）对原子体系的描述 库仑力提供电子绕核运动的向心力： 原子体系的能量： 电子轨道运动的频率： 2． 经典理论的困难 ! 原子稳定性困难: 电子加速运动辐射电磁波，能量不断损失，电子回转半径不断减小，最后落入核内，原子塌缩。 原子寿命 ! 光谱分立性困难: 电子绕核运动频率 电磁波频率等于电子回转频率，发射光谱为连续谱。 描述宏观物体运动规律的经典理论,不能随意地推广到原子这样的微观客体上。必须另辟蹊径！ 二、玻尔的基本假设 氢原子光谱的经验公式： 两边同乘 ： 物 理 含 义 左边：为每次发射光子的能量； 右边：也必为能量，应该是原子在辐射前后的能量之差 原子的能量仍采用负值，则原子能量的一般表示： ? 能量只与一个整数n有关 ? 能量只能取一定的分立值 ? 在某一状态 上，无论电子有无加速度，其能量都是一定的 ? 定态 再进一步 能量量子化 ? 轨道半径r 是量子化的 ? 分立的值rn ? 角动量 是量子化的。 玻尔基本假设(1913年) (1) 定态假设 电子只能在一系列分立的轨道上绕核运动，且不辐射电磁波，能量稳定。 (2) 频率条件 吸收 发射 原子从一个定态跃迁到另一个定态时，以电磁辐射形式吸收或发射能量。 吸收 吸收 h n 原子从一个定态到另一定态的变化是跳跃式的，称为跃迁 光子频率： 一个硬性的规定常常是在建立一个新理论开始时所必须的。 (3) 角动量量子化假设 玻尔认为：符合经典力学的一切可能轨道中，只