原子物理学第二章研讨.ppt

复习小结： § 6 背景知识 1. 黑体辐射，光电效应： 电磁辐射（光波）能量量子化， §10 (3) 碱金属原子的光谱 原子实极化和轨道贯穿 原子实极化 轨道贯穿 第二章 小结 一、碱金属原子的光谱 各碱金属原子的光谱具有相似的结构，光谱线也类似于氢原子光谱，可分成几个线系，一般观察到的有四个线系，分别称为主线系、第一辅线系(或称漫线系)、第二辅线系(或称锐线系)和柏格曼系(基线系)。 （1）主线系（the principal series）： 谱线最亮，波长的分布范围最广，第一呈红色，其余均在紫外。 （2）第一辅线系（漫线系the diffuse series）： 在可见部分，其谱线较宽，边缘有些模糊而不清晰，故又称漫线系。 （3）第二辅线系（锐线系the sharp series）： 第一条在红外，其余均在可见区，其谱线较宽，边缘清晰，故又称锐线系。锐线系和漫线系的系限相同，所以均称为辅线系。 （4）柏格曼系（基线系the fundamental series）： 波长较长，在远红外区，它的光谱项与氢的光谱项相差很小，又称基线系。 碱金属原子的里德伯公式 当 时，?系限。 二、线系公式 有效量子数。 里德伯研究发现，与氢光谱类似，碱金属原子的光谱线的波数也可以表示为二项之差： 1．有效量子数 H原子：主量子数n是整数 碱金属原子： 、 不是整数?有效量子数 、 和整数之间有一个差值，用 表示， ?量子数亏损 与 无关， 与 有关， 大， 小， 0、1、2、3……? 2．量子数亏损 3．光谱项 对一定的n，l =0、1、2…… n -1，共n个值。 l = 0、1、2、3、4……? s、p、d、f、g…… 碱金属原子的能量与n、l两个量子数有关，表示为 。一个n，对应n个能级。而且 表4.1列出了从锂原子的各个线系算出的T、 以及 ，从表中可以看出： (1) 一般略小于 n ， 只有个别例外。 (2) 同一线系的 差不多相同，即 l 相同的 大概相同。 (3) 不同线系的 不同，且l愈大， 愈小。 (4) 每个线系的系限波数恰好等于另一个线系的第二项的最大值。 总结以上所述，锂原子的四个线系，可用下列公式表示： 主线系 第一辅线系 第二辅线系 柏格曼系 对钠原子光谱，也有同样形式的四个线系公式： 主线系： ? 第一辅线系： ? 第二辅线系： ? 柏格曼系： ? * 0 10000 20000 30000 40000 厘米-1 2 ?6707 主线系 18697 6103 8126 一辅系 二辅系 柏格曼系 2 2 3 3 3 3 4 4 4 4 5 5 5 5 4 5 s ?=0 p ?=1 d ?=2 f ?=3 H ? 6 7 图 3.2 锂原子能级图 价电子与原子实 Li：Z=3=2?12+1 Na：Z=11=2?(12+22)+1 K： Z=19=2?(12+22+22)+1 Rb：Z=37=2?(12+22+32+22)+1 Cs：Z=55=2?(12+22+32+32+22)+1 Fr：Z=87=2?(12+22+32+42+32+22)+1 共同之处：最外层只有一个电子?价电子 其余部分和核形成一个紧固的团体?原子实 碱金属原子：带一个正电荷的原子实+一个价电子 H原子：带一个正电荷的原子核+一个电子 首先是基态不同-Li、Na、K、Rb、Cs、Fr的基态依次为： 2s、3s、4s、5s、6s、7s。 其次是能量不同 对于氢原子，Z＝1，与里德伯经验公式相比较，得到里德伯常数 把有关常数代入，得其理论值为 将能量表达代入此式，得 基本符合 与实验值 §8 实验验证之一：光谱 对氢来说Z＝1。上式与从实验光谱规律而总结出来的广义巴耳末公式一致，说明玻尔理论是正确的，它很好地描述了氢光谱规律。 对氢原子，Z＝1，hcR=13.6eV，则 当Z＝1，T(n)=R/n2，则有 定态能量和跃迁光谱。每一条横线代表一个能级，它与电子在一定轨道上的运动相对应，随着n的增大，能级越来越高，当n→∞时，En→0。相邻能级的间隔也随n的增加而减小。当n→∞时，△E→0。当电子在这些能级间跃迁时，发出单色光。跃迁间距越大，发光波长就越短。这说明电子在不同能级间的跃迁所发的光谱线会落在不同的光谱区域：当电子在诸多n2的能级跃迁到n＝1的能级时，发出的谱线落在赖曼系；当电子从