氫原子光譜的的實驗規(guī)律.ppt

一. 氫原子光譜的的實驗規(guī)律,原子發(fā)光是重要的原子現(xiàn)象之一， 光譜學(xué)的數(shù)據(jù)對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究具有重要意義。,氫原子譜線的波長可以用下列經(jīng)驗公式表示：,里德伯常量,波數(shù),16.4 氫原子光譜 波爾的氫原子理論,賴曼系，紫外區(qū),巴爾末系，可見光區(qū),帕邢系，紅外區(qū),布拉開系，紅外區(qū),普豐德系，紅外區(qū),哈弗萊系，紅外區(qū),其他元素的光譜也有類似的規(guī)律性。,原子光譜線系的規(guī)律性深刻地反映了原子內(nèi)部的規(guī)律性,氫原子光譜,二. 玻爾的氫原子理論,（1）定態(tài)假設(shè) 原子系統(tǒng)只能處在一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)，在這些狀態(tài)中，電子雖然作加速運動，但并不輻射電磁波，這些狀態(tài)稱為原子的穩(wěn)定狀態(tài)（簡稱定態(tài)），相應(yīng)的能量分別為 。,（2）頻率條件 當(dāng)原子從一個能量為 的定態(tài)躍遷到另一能量為 的定態(tài)時，就要發(fā)射或吸收一個頻率為 的光子。,玻爾輻射頻率公式,玻 爾,（3）量子化條件 在電子繞核作圓周運動中， 其穩(wěn)定狀態(tài)必須滿足電子的角動量 等于 的整數(shù)倍的條件。,角動量量子化條件,為量子數(shù),三. 氫原子軌道半徑和能量的計算,根據(jù)電子繞核作圓周運動的模型及角動量量子化條件可以計算出氫原子處于各定態(tài)時的電子軌道半徑。,玻爾 半徑,電子處在半徑為 的軌道上運動時，可以計算出氫原子系統(tǒng)的能量 為,能量是量子化的。,基態(tài)能級；,的各穩(wěn)定態(tài)稱為受激態(tài)；,時,能級趨于連續(xù)。,玻爾的氫原子理論,氫原子的能級圖,賴曼系,巴耳末系,帕邢系,玻爾的氫原子理論,根據(jù)氫原子的能級及玻爾假設(shè)，可以得到氫原子光譜的波數(shù)公式,與氫原子光譜經(jīng)驗公式是一致的。,R 理論值與實驗值符合得很好。,玻爾的創(chuàng)造性工作對量子力學(xué)的建立有著深遠(yuǎn)的影響。,玻爾的氫原子理論,所以,例題18-6 在氣體放電管中,用能量為12.5eV的電子通 過碰撞使氫原子激發(fā),問受激發(fā)的原子向低能級 躍遷時,能發(fā)射那些波長的光譜線?,解：設(shè)氫原子全部吸收電子的能量后最高能激發(fā)到第 n 能級,因為n只能取整數(shù),所以氫原子最高能激發(fā)到 n=3 的能級,當(dāng)然也能激發(fā)到 n=2 的能級.于是能產(chǎn)生 3 條譜線。,此能級的能量為：,4. 玻爾理論的缺陷,量子理論：具有確定能量的原子不輻射電磁波；僅當(dāng)電子在不同的“軌道”躍遷或者說在不同的能級間躍遷時才輻射。頻率滿足,n 主量子數(shù),n =1 基態(tài),6 5 4 3 2,第一激發(fā)態(tài),1、能量量子化,-13.6 eV,電離一個基態(tài)氫原子需要 13.6 eV 能量； 電離一個第一激發(fā)態(tài)氫原子需要 3.4 eV 能量。,四、量子理論,例題：氫原子光譜的巴耳末系中波長最大的譜線 1，其次為 2，求比值 1/ 2 .,解：,例題：處于第三激發(fā)態(tài)的氫原子，可能發(fā)出的光譜線有多少條？其中可見光譜線幾條？,解：第三激發(fā)態(tài) n = 4,六條譜線,喇曼系3條 紫外線,巴耳末系2條 可見光,帕邢系1條 紅外線,2、角動量量子化,具有確定能量的電子角動量可有若干，角動量 大小,s p d,角量子數(shù) l = 0、1、2n-1,l 決定角動量大小。,Enn,n個,例：第二激發(fā)態(tài)的電子 n=3 對應(yīng)角量子數(shù) l =,0 1 2, 3s L = 0,3p L=,3dL=,3、角動量取向量子化,具有確定角動量的電子，角動量方向可有若干，L 在任意一軸上（如：沿磁場方向）投影LZ,磁量子數(shù) m = 0、1、2 l 決定角動量方向