第二章 原子的能级和辐射－2.ppt

三、Rydberg常数理论值与实验值的偏差 对于氢原子，me/M=1/1836.15 常用常数 对于Li2+、Be3+类似地有 例1 对于氢原子、一次电离的氦离子He+和两次电离的锂离子Li++，分别计算它们的： (1)第一、第二玻尔轨道半径及电子在这些轨道上的速度； (2)电子在基态的结合能； (3)由基态到第一激发态所需的激发能量及由第一激发态退激到基态所放光子的波长 (2) 结合能：自由电子和原子核结合成基态时所放出来的能量，它等于把电子从基态电离掉所需要的能量。 4、氘的发现（Urey尤雷，1932年） 将4升液态氢在14K、53mmHg下蒸发，得到1毫升液态氢 在其中光谱中发现了极其相似的光谱线 8.玻尔理论的最主要成功之处是： 作业：1.以波尔理论为基础，推倒氢原子能级公式。 2.17，2.20 §2.4 Franck-Hertz实验 原子内部能量是量子化的，可由光谱实验证实。1914年德国物理学家夫兰克(J. Franck)和赫兹(G. Hertz)另辟途径，用电子碰撞原子的方法使原子激发，由低能态跃迁到高能态，从而进一步证实了原子能级量子化的理论。 － 电子-原子弹性和非弹性碰撞 电离电势 改进后的实验装置可以使电子获得更大的动能 当电子的动能足够大时，原子由于吸收能量，可以使其中的电子被电离掉 相应的加速电压被称作电离电势 使中性原子电离为1价正离子的加速电压（电离电势），称为第一电离电势 常用常数 对应原理的主要思想是：在大量子数极限情况下，量子体系的行为将渐近地趋向经典力学体系。这一基本思想说明了量子理论的规律比经典理论更具有普遍性 按量子理论，氢原子能级 可见随着n→∞，ΔE→0。这就是说当n极大时，能级可以认为是连续的，此时量子化的特征就消失了。这时如果原子的能级逐级下降并发出辐射，则它的能量就连续减少，这与经典物理的结果相一致。 7. 当原子的能级逐级下降而发出辐射时，Δn=1，就有ν＝f，这就是说，辐射的量子频率等于经典频率及其高次谐波，这与经典理论是一致的。 量子理论与经典理论的对应关系 牛顿力学和相对论力学中也存在着对应关系。 （3）它用已知的物理量计算出了里德伯常数， 而且和实验值符合得较好。 （4）它从理论上满意地解释了氢光谱的经验规律 ——里德伯公式。 (3）它较成功地给出了氢原子半径的数据。 （4）它定量地给出了氢原子的能量。 9. 玻尔理论的局限性 （1）对稍复杂的原子光谱，定性、定量都不能解释。 （2）对氢原子谱线的强度、宽度、偏振等问题遇到难 以克服的困难。 四.对玻尔理论的评价： 4. 是半经典理论，仍保留了“轨道”概念。 2. 定态假设和角动量量子化条件都是对的， 3. 频率条件完全正确，一直沿用至今。 但是是硬加上去的。 1. 提出了原子能量量子化。 这是创造性地把 量子概念用到了原子结构模型。 1914 年弗兰克 — 赫兹从实验上证实了原子存在分立的能级，1925 年他们因此而获物理学诺贝尔奖 . 0 5 10 15 板极电流和加速电压之间的关系 栅极 灯丝 板极 弗兰克 — 赫兹实验装置 低压水银蒸汽 + + + + - - - - 一.实验装置 二.实验现象 （1）当KG间的电压由零逐渐增加时， A极电流不断地上升、下降，出现一系列的峰和谷； (2) 峰(或谷)间距离大致相等，均为4.9 V. 且KG间的电压为4.9 V的整数倍时，电流都会突然下降。 (3) 另外，确实看到了原子从激发态回到基态时所放出的光子，并测出了其波长。 Hg蒸汽 实验现象解释： (1) KG间的电压低于4.9 V 弹性碰撞，不接受能量 (2)??KG间的电压达到4.9 V 完全非弹性碰撞，传递全部能量 (3)??KG间的电压略超过4.9 V 只转移4.9V能量 (4)?KG间的电压二倍于4.9 V 二次完全接受能量 (5)?KG间的电压多倍于4.9 V? 多次完全接受能量 b c d a 实验结论:原子内部能量状态是量子化状态。原子处于一系列不连续的能量态 汞原子由基态到第一个激发态的能量差是4.9eV。如果汞原子从激发态又跃迁到最低能级，就伴随着能量为4.9eV的光子放出，发射光的波长可计算出来： 实验中确实观察到了这个光谱线，测得波长为2537，和上面计算结果一致。夫兰克与赫兹荣获了1925年的诺贝尔物理学奖。他们也开创了用带电粒子和原子的碰撞实验来研究物理化学问题 4.9V为Hg的第一激发电势 三、改进夫兰克-赫兹实验（1920） 实验结果显示出求原子内存在一系列的量子态。 当 ＝4.68，4.9，5.29，5.