原子的量子态 2.1背景.ppt

2.1 背景知识 一、量子假说根据之一：黑体辐射 二、量子假说根据之二：光电效应 三、光谱的一般知识 四、氢光谱的实验规律 3、维恩定律－辐射能量分布定律　 三、光谱的一般知识 四、氢原子光谱的实验规律 （二）广义巴耳末公式 （二）广义巴耳末公式 氢原子有如下规律： 巴耳末简介 作业 计算帕型系的波长范围。 计算巴耳末系的第二条谱线波长。 巴耳末系发现之后，氢原子光谱的其他谱线也先后被发现，一个在紫外区由赖曼发现，还有三个在红外区分别由帕型、布拉开、普丰特发现。 1889年，里德伯通过对氢原子光谱的许多线系的研究，归纳出一个普遍的公式，里德伯公式 赖曼系： 巴耳末系： 帕型型： 布拉开系： 普丰特系： 例1：计算赖曼系和巴耳末系的波长范围。 解：里德伯公式中，第一条谱线最长，对应于n=∞的谱线（线系限）最短，故有 （1）赖曼系：m=1 （2）巴耳末系：m=2 波长范围： 波长范围： 光谱项： 则里德伯公式为： (三)里兹并合原则 里兹并合原则：氢光谱两谱线波数之和或差可以给出另一谱线的波数。 例题2：已知氢光谱中有一条谱线的波长是1025.7埃，求这谱线是哪两个光谱项之间形成。 解：要判断谱线是哪两个光谱项之间形成，必须先确定这条谱线属于哪一个系，由上一例题知： 赖曼系波长范围： 巴耳末系波长范围： 由上可得出该谱线属于赖曼系，所以有 可知此光谱线是在n=3和n=1两个光谱项之间形成，即 例题3：试证明巴耳末系的最长波长和赖曼系的两个最长波长满足里兹并合原则。 证：据里德伯公式，巴耳末系最长波长相应波数为 赖曼系两最长波长相应波数为 由上可得： 上式表明巴耳末系的最长波长和赖曼系的两个最长波长满足里兹并合原则。 1、谱线的波数由两个光谱项之差决定； 2、当m保持定值，n取大于m的整数时，可以给出同一光谱系的各谱线的波数。 3、改变m的数值，可给出不同的谱线系。 * 下一页 上一页 结束 目录 * 2.1 背景知识 第二章：原子的量子态：玻尔模型 卢瑟福模型把原子看成由带正电的原子核和围绕核运动的一些电子组成，这个模型成功地解释了α粒子散射实验中粒子的大角度散射现象。 可是当我们准备进入原子内部作进一步的考察时，却发现已经建立的物理规律无法解释原子的稳定性，同一性和再生性。 玻尔（N.Bohr）基于卢瑟福原子模型，原子光谱的实验规律以及普朗克的量子化概念，于1913年提出了新的原子模型并成功地建立了氢原子理论，解释了氢光谱的产生，玻尔理论还可以准确地推出巴尔末公式，并能算出里德伯常数的理论值。 不过当玻尔理论应用于复杂一些的原子时，就与实验事实产生了较大的出入。这说明玻尔理论还很粗略，直到1925年量子力学建立以后，人们才建立了较为完善的原子结构理论。 2.1 背景知识 第二章：原子的量子态：玻尔模型 十九世纪中期，物理学理论在当时看来已经发展到了相当完善的阶段，那时，一般的物理现象都可以用相应的理论加以解释。 物体的宏观机械运动，准确地遵从牛顿力学规律；电磁现象被总结为麦克斯韦方程；热现象有完整的热力学及统计物理学；……； 物理学的上空可谓晴空万里，在这种情况下，有许多人认为物理学的基本规律已完全被揭示，剩下的工作只是把已有的规律应用到各种具体的问题上，进行一些计算而已。 2.1 背景知识 第二章：原子的量子态：玻尔模型 到了十九世纪末期，物理学晴朗的天空出现了几朵令人不安的“乌云”，在物理学中出现了一系列令人费解的实验现象。物理学遇到了严重的困难，其中两朵最黑的云分别是： 前者导致了相对论的诞生后，后者导致了量子论的诞生。 麦克尔逊--莫雷实验 和 黑体辐射实验 2.1 背景知识 第二章：原子的量子态：玻尔模型 （1）“以太漂移”，迈克尔逊－莫雷实验表明，不存在以太。（2）“紫外灾难”，经典理论得出的瑞利－金斯公式，在高频部分辐射本领趋无穷。 一、量子假说根据之一：黑体辐射 黑体——能完全吸收各种波长电磁波而无反射的物体。且只与温度有关，而和材料及表面状态无关 。 1、基尔霍夫定律－任何物体的辐射在同一温度下的辐射本领和吸收本领成正比， 问题：在实验中如何测能量谱密度?（?，T） 2、斯特藩定律－黑体辐射的总本领与它的绝对温度的四次方成正比 维恩位移律 4、瑞利－金斯定律和紫外灾难　 从经典能量按自由度均分定律 辐射本领随T单调地增加;T增大,光谱中能量分布由长波向短波转移 ５、普朗克的量子假说 能量量子化的假设(1)黑体的腔壁由无数个带电的谐振子组成的.(2)这些谐振子所具有的能量是分立的.物体只能以 h?为单位吸收或发射它，即吸收或发射电磁波只能以“量子”方式进行，每一份能量叫一能量子。