[物理]原子物理学2.ppt

Pickering系与Balmer系比较： Pickering系中每隔一条谱线和Balmer系的谱线差不多，但另有一些谱线在Balmer系两邻近线之间； Pickering系与Balmer系差不多重合的那些谱线稍有波长的差别 Evans观测He+光谱，证实毕克林线系属其线系之一。 玻尔类氢离子理论 1、核电荷 k =2.5，3，3.5，4，…… 所以，Pickering系中每隔一条谱线和Balmer系的谱线差不多，但另有一些谱线在Balmer系两邻近线之间； 2、原子核质量 MH ——MHe 所以，Pickering系与Balmer系差不多重合的那些谱线稍有波长的差别 * * * * * 第二章 原子的能级和辐射 原子光谱 氢原子光谱 Bohr氢原子理论 类氢离子 Franck－Hertz实验 Sommerfeld对Bohr理论的修正 原子空间取向的量子化 §1 原子光谱 光谱及其分类 光谱（spectrum） 电磁辐射频率成分和强度分布的关系图 Violet: ? 400 - 420 nm Indigo: ? 420 - 440 nm Blue: ? 440 - 490 nm Green: ? 490 - 570 nm Yellow: ? 570 - 585 nm Orange: ?585 - 620 nm Red: ? 620 - 780 nm 光源 分光器（棱镜或光栅） 纪录仪（感光底片或光电纪录器） 光谱仪 “若要了解物质的内部情况，只要看其光谱就可以了” ——牛顿 光谱由物质内部运动决定，包含内部结构信息 A B B A1, ?1 A1, ?2 B2, ?3 按光谱结构分类 连续光谱 线光谱 带光谱 按光谱机制分类 发射光谱 吸收光谱 散射光谱 §2．氢原子光谱 1885年 已观察到14条谱线 Balmer经验公式 巴尔末系 当 n=3，4，5，6,为四条可见光谱线H?、H?、H?、H? 1896年里德伯用波数 来表示谱线， 波数：单位长度中所包含的波形数目。 里德伯常数 令 5,6,7…… 4 红外区 布喇开(Brackett)系 6,7,8…… 5 远红外区 普丰特(Pfund)系 4,5,6…… 3 近红外区 帕邢(Paschen)系 3,4,5…… 2 可见光区 巴耳末(Balmer)系 2,3,4…… 1 紫外区 赖曼(Lyman)系 波数公式 n m 波长范围 名称 氢原子光谱的谱线系 氢原子光谱不是不相关的，而是有内在联系的。表现在其波数可用一普遍公式来表示： 式中： n取从(m+1)开始的正整数,即 对应一个m就构成一个谱线系。 每一谱线的波数都等于两项的差数。 广义巴尔末公式 光谱项 这一经验公式为什么会与实验事实符合的如此之好呢？？ §3．玻尔氢原子理论 玻尔模型（1913年） 背景：核式模型、原子线光谱、能量子和光子假设 (1) 定态（stationary state）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。 玻尔假设： 电子轨道（rn）和能量（En）分立 能量： (2) 跃迁（transition）假设 原子在不同定态之间跃迁，以电磁辐射形式吸收或发射能量。 吸收 发射 频率规则 Planck常数 n: 量子数 (3) 角动量量子化假设 电子定态轨道角动量满足量子化条件： 半经验公式 玻尔半径 类似的，可以推出： 理论值 实验值 偏差是如何造成的？？ m, n:量子数 n=1:基态（ground state：能量最低的状态) 1eV：一粒电子经1伏特的电压加速后获得的能量 氢原子能级和光谱 玻尔半径 激发态（excited state） 赖曼系 巴耳末系 帕邢系 能级（energy level） 电子轨道 两个概念： 线系限 第一激发态 当m=1时，电子被电离 1：氢原子光谱赖曼系和巴尔末系的线系限波长分别是： A、R/4和R/9； B、R和R/4； C、4/R和9/R； D、1/R和4/R。 例题： 2：氢原子赖曼系的线系限波数为R，则氢原子的电离电势为: A、3Rhc/4； B、Rhc； C、3Rhc/4e； D、Rhc/e。 第一激发 3：计算氢原子基态电子的轨道角动量、线速度。 例题： 例题： 4：已知：氢原子光谱某一线系极限波长为3647?，其中一谱线波长为6565 ?。试由玻尔理论求该波长相应的始，终态能级的能量及电子的轨道半径。 作业：1, 4,21 非量子化和连续光谱 ? 轨道不闭合，非量子化 与非量子态有关的跃迁对应连续光谱 现