原子中的电子.pdf

第二十五章原子中的电子 教学目的和要求 1. 理解氢原子光谱的实验规律及玻尔的氢原子理论。 2.了解如何用驻波观点说明能量量子化，了解氢原子的能量量子化、角动量量子化及空 间量子化。了解施特恩－盖拉赫实验及微观粒子的自旋的概念。 3. 了解描述原子中电子运动状态的四个量子数，了解泡利不相容原理和原子的电子壳 层结构。 本章重点和难点 1.原子的玻尔理论。 2. 氢原子结构以及多电子在原子中的分布。 内容精讲 1 氢原子 1.1 氢原子光谱的规律性 每一种元素都发射表征它自己特征的光谱，称之为该元素的特征光谱 (也叫做原子光 谱)。原子光谱还按照一定的规律组成若干线系，这些线系的规律与原子内部电子的分布情 况、及其运动规律密切相关。 氢原子光谱中可见光部分的4 条谱线之间存在着一定的关系——巴耳末公式： n2  3645.6 ，(n=3,4,5,6)。 2 n 4 ~ 采用波数 =1来表示，则巴耳末公式可改写成更简单的形式：  ~ 1 1 1   R(  ) ，(n = 3,4,5,„)。(可见光系)  22 n2 7 1 式中R=1.09737310 m ，称为里德伯常量。上式所表示的光谱系称为巴耳末系。 ~ 1 1 1 莱曼系：  R(  ) ，(n = 2,3,4,„)，线系光波长在紫外区。  2 2 1 n ~ 1 1 1 帕邢系：  R(  ) ，(n = 4,5,6,„)，该线系光波长在红外区。  32 n2 ~ 1 1 1 n = 5 布拉开系：  R(  ) ，(n = 5,6,7,„)  4 2 n2 n = 4 布拉开系 n = 3 帕邢系 ~ 1 1 1 n = 2 巴耳末系 普丰德系：  R(  ) ，(n = 6,7,8,„)  52 n2 合并得到了氢原子光谱公式(广义巴耳末公式)： ~ 1 1 图25.1  R(  ) ，(n n，n =1,2,3,„)。 2 2 f i f n n f i 1.2 氢原子的玻尔理论三条假设 ①定态假设：原子只能够稳定地存在于与离散的能量(E ，E ，„)相应的一系列的状态 1 2 中，这些状态称为定态。处于定态中的原子，其电子只能在一定轨道上绕核作圆周运动，但 不发射电磁波。 1 / 8 ②定态跃迁的频率条件：原子能量的任何变化，包括发射或吸收电磁辐射，都只能在两 个定态之间以跃迁的方式进行。原子在能级为E 和E 的两个定态之间跃迁时，发射或吸收