量子物理16.4氢原子光谱玻尔.ppt

一. 实验规律 记录光谱原理示意图 §16.4 氢原子光谱 玻尔的氢原子理论 氢放电管 2~3 kV 光阑 全息干板 三棱镜 （或光栅） 光 源 钠原子光谱 CO2 分子光谱 氢原子光谱 氢光谱的里德伯常量 k = 2 (n = 3, 4, 5, … ) 谱线系 ——巴耳末系（1908年） (2)谱线的波数可表示为两项之差 (3) k = 1 (n = 2, 3, 4, … ) 谱线系 ——赖曼系（1880年） (1) 分立线状光谱 氢原子的巴耳末线系照片 红外 8，9，10，… 7 1973 汉森与斯特朗系 红外 7，8，9，… 6 1953 汉弗莱系 红外 6，7，8，… 5 1924 普丰德系 红外 5，6，7，… 4 1922 布拉开系 红外 4，5，6，… 3 1908 帕邢系 可见 3，4，5，… 2 1885 巴尔末系 紫外 2，3，4，… 1 1914 莱曼系 谱线波段 n k 发现年份 线 系 氢光谱的里德伯常量 (2)谱线的波数可表示为两项之差 二. 玻尔氢原子理论 原子从一个定态跃迁到另一定态，会发射或吸收一个光子，其频率 稳定状态 定态的能量不连续 不辐射电磁波 电子作圆周运动 v 2. 跃迁假设 1. 定态假设 r 向心力是库仑力 由上两式得, 第 n 个定态的轨道半径为 r2=4r1 r3=9r1 3. 角动量量子化假设 电子能量 -13.6 eV 轨道角动量 玻尔半径 En ( eV) 氢原子能级图 莱曼系 巴耳末系 帕邢系 布拉开系 -13.6 -1.51 -3.39 0 光频 n = 1 n = 2 n = 3 n = 4 n = 5 n = 6 波数 ( 波长的倒数 ) 当时实验测得 其中计算得到 1914年，弗兰克－赫兹实验为能级的存在提供了直接的证据。 在加速电场作用下，电子多穿过汞蒸气，观测到每隔4.9V电势差，板极电流都要突降一次，结论： （1）汞蒸气中的电子与分子进行弹性碰撞，直到取得某一临界速度为止； （2）此临界速度相当于电子经过4.9V的加速； （3）可以证明4.9伏电子束的能量等于波长为253.6nm的汞谱线的能量子； 4.9eV汞原子基态能级与第一激发态能级的能量差。 里德伯 - 里兹并合原则 (1896年) 卢瑟福原子的有核模型 （1911年） 普朗克量子假设 （1900年） 玻尔氢原子理论 (1913年） 成功的把氢原子结构和光谱线结构联系起来。 局限性：不能处理复杂原子的问题，根源在于对微观 粒子的处理仍沿用了牛顿力学的观念。 说 明 跃迁假设 定态假设