原子物理學2 1

1、光譜及其分類光譜及其分類 光譜光譜(spectrum)是是電磁輻射電磁輻射波長成分波長成分和強度分布的記錄和強度分布的記錄 光譜儀光譜儀 按光譜形狀分類按光譜形狀分類 連續(xù)光譜連續(xù)光譜 固體熱輻射固體熱輻射 原子發(fā)光原子發(fā)光 線光譜線光譜 帶光譜帶光譜 按光譜機制分類按光譜機制分類 分子發(fā)光分子發(fā)光 發(fā)射光譜發(fā)射光譜 樣品光源樣品光源 分光器分光器 記錄儀記錄儀 I?I吸收光譜吸收光譜 連續(xù)光源連續(xù)光源 樣品樣品 分光器分光器 記錄儀記錄儀 ?光譜由物質(zhì)內(nèi)部運動決定，包含內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息，光譜由物質(zhì)內(nèi)部運動決定，包含內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息， 是研究原子結(jié)構(gòu)的重要途徑之一是研究原子結(jié)構(gòu)的重要途徑之一 氫原子的

2、吸收光譜和發(fā)射光譜氫原子的吸收光譜和發(fā)射光譜 氫原子光譜氫原子光譜(Balmer譜系譜系) 1885年年 已觀察已觀察到到14條譜線條譜線 ?(?)H?H?H?H?6562.84861.34340.54101.7H5 3970.1Balmer經(jīng)驗公式經(jīng)驗公式 n?B2n?42n?3,4,5,B?3645.6?H?3645.61896年年 Rydberg經(jīng)驗公式經(jīng)驗公式 1?11?波數(shù)波數(shù) ?RH?2?2?2n?n?3,4,5,RH?4 B?1.0967758?10 m7?1?11?v?RH?2?2? n? 2 ， 3 ， 4?1916年年 賴曼賴曼(Lyman)系系(紫外區(qū)紫外區(qū)) ?1n?1

3、1? 4 ， 5?1885年年 巴耳末巴耳末(Balmer)系系(可見光區(qū)可見光區(qū)) v?RH?2?2? n? 3 ，?2n?11?1908年年 帕邢帕邢(Paschen)系系(近紅外區(qū)近紅外區(qū)) v?RH?2?2? n? 4 ， 5 ， 6?3n?1?11922年年 布喇開布喇開(Brackett)系系(紅外區(qū)紅外區(qū)) v?RH?2?2? n? 5 ， 6 ， 7?4n?11? 7 ， 8?1924年年 普豐特普豐特(Pfund)系系(遠紅外區(qū)遠紅外區(qū)) v?RH?2?2? n? 6 ，?5n?當當n時，給出了該線系中線系限的波數(shù)，為時，給出了該線系中線系限的波數(shù)，為RH/4 ?Tm?TnT

4、n?RH/n2光譜項光譜項 原子光譜特點：原子光譜特點： 分立線光譜，譜線間有一定的關分立線光譜，譜線間有一定的關系，波數(shù)可表示為兩光譜項之差系，波數(shù)可表示為兩光譜項之差 瑞士巴塞爾瑞士巴塞爾 女子中學數(shù)學教師女子中學數(shù)學教師 Johann Jakob Balmer 1825 - 1898 Johannes Robert Rydberg 1854 - 1919 Johann Balmer is best remembered for his work on spectral series and his formula for the wavelengths of the spectral l

5、ines of the hydrogen atom. 原子的行星模型原子的行星模型 冥王星冥王星 Relative scale model of an atom and the solar system 原子行星模型的困難原子行星模型的困難 me?mp22rveme?2r4?0r221e1e2? E?mev? ?24?0r2 4?0rvef?2?r2?134?0mer能量與軌道半徑能量與軌道半徑有關，對于有關，對于r值，值，沒有任何限制沒有任何限制 原子穩(wěn)定性困難原子穩(wěn)定性困難 電子加速運動輻射電磁波，能量不斷損失，電子回轉(zhuǎn)半徑電子加速運動輻射電磁波，能量不斷損失，電子回轉(zhuǎn)半徑不斷減小，最后落

6、入核內(nèi)，原子塌縮不斷減小，最后落入核內(nèi)，原子塌縮 原子發(fā)射的應該是連續(xù)光譜原子發(fā)射的應該是連續(xù)光譜 玻爾玻爾( (N.Bohr) )理論理論( (1913年年) ) 玻爾基于盧瑟福核式原子模型、原子光譜的實驗玻爾基于盧瑟福核式原子模型、原子光譜的實驗規(guī)律以及普朗克的量子化的概念，提出了新的理規(guī)律以及普朗克的量子化的概念，提出了新的理論，成功地解釋了氫原子光譜的產(chǎn)生，論，成功地解釋了氫原子光譜的產(chǎn)生， 玻爾理論玻爾理論還可以準確地推出巴爾末公式，并能算出里德伯還可以準確地推出巴爾末公式，并能算出里德伯常數(shù)的理論值。常數(shù)的理論值。 玻爾理論不能應用于復雜一些的原子，如玻爾理論不能應用于復雜一些的原子，如 He的原的原子光譜的解釋。這說明玻爾理論還很粗略，子光譜