氫原子光譜的的實(shí)驗(yàn)規(guī)律ppt課件

1、原子發(fā)光是重要的原子景象之一，原子發(fā)光是重要的原子景象之一， 光譜學(xué)的數(shù)光譜學(xué)的數(shù)據(jù)對(duì)物質(zhì)構(gòu)造的研討具有重要意義。據(jù)對(duì)物質(zhì)構(gòu)造的研討具有重要意義。 氫原子譜線的波長(zhǎng)可以用以下閱歷公式表示：氫原子譜線的波長(zhǎng)可以用以下閱歷公式表示：)11(22nkR, 3 , 2 , 1k, 3, 2, 1kkkn1-m710096776. 1R里德伯常量里德伯常量1波數(shù)波數(shù)16.4 16.4 氫原子光譜氫原子光譜 波爾的氫原子實(shí)際波爾的氫原子實(shí)際3 , 2, 1nk賴曼系，紫外區(qū)賴曼系，紫外區(qū), 4 , 3, 2nk巴爾末系，可見(jiàn)光區(qū)巴爾末系，可見(jiàn)光區(qū), 5 , 4, 3nk帕邢系，紅外區(qū)帕邢系，紅外區(qū)布拉開(kāi)系

2、，紅外區(qū)布拉開(kāi)系，紅外區(qū), 6 , 5, 4nk普豐德系，紅外區(qū)普豐德系，紅外區(qū), 7 , 6, 5nk哈弗萊系，紅外區(qū)哈弗萊系，紅外區(qū), 8 , 7, 6nk其他元素的光譜也有類(lèi)似的規(guī)律性。其他元素的光譜也有類(lèi)似的規(guī)律性。原子光譜線系的規(guī)律性深化地反映了原子內(nèi)部的規(guī)律性原子光譜線系的規(guī)律性深化地反映了原子內(nèi)部的規(guī)律性1 1定態(tài)假設(shè)定態(tài)假設(shè) 原子系統(tǒng)只能處在原子系統(tǒng)只能處在一系列不延續(xù)的能量形狀，在這些形一系列不延續(xù)的能量形狀，在這些形狀中，電子雖然作加速運(yùn)動(dòng)，但并不狀中，電子雖然作加速運(yùn)動(dòng)，但并不輻射電磁波，這些形狀稱為原子的穩(wěn)輻射電磁波，這些形狀稱為原子的穩(wěn)定形狀簡(jiǎn)稱定態(tài)，相應(yīng)的能量分定形

3、狀簡(jiǎn)稱定態(tài)，相應(yīng)的能量分別為別為 。,321EEE2 2頻率條件頻率條件 當(dāng)原子從一個(gè)能量為當(dāng)原子從一個(gè)能量為 的的定態(tài)躍遷到另一能量為定態(tài)躍遷到另一能量為 的定態(tài)時(shí)，就要發(fā)的定態(tài)時(shí)，就要發(fā)射或吸收一個(gè)頻率為射或吸收一個(gè)頻率為 的光子。的光子。 nEkEknhEEknkn玻爾輻射頻率公式玻爾輻射頻率公式玻玻 爾爾3 3量子化條件量子化條件 在電子繞核作圓周運(yùn)動(dòng)中，在電子繞核作圓周運(yùn)動(dòng)中， 其穩(wěn)定形狀必需滿足電子的角動(dòng)量其穩(wěn)定形狀必需滿足電子的角動(dòng)量 等于等于 的整數(shù)倍的條件。的整數(shù)倍的條件。mvrL2h, 3 ,2, 1,2nhnL角動(dòng)量量子化條件角動(dòng)量量子化條件 為量子數(shù)n 根據(jù)電子繞核作圓

4、周運(yùn)動(dòng)的模型及角根據(jù)電子繞核作圓周運(yùn)動(dòng)的模型及角動(dòng)量量子化條件可以計(jì)算出氫原子處于各定態(tài)動(dòng)量量子化條件可以計(jì)算出氫原子處于各定態(tài)時(shí)的電子軌道半徑。時(shí)的電子軌道半徑。, 3 , 2 , 1),(2202nmehnrn玻爾玻爾 半徑半徑 m10110529. 0r電子處在半徑為電子處在半徑為 的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以計(jì)的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，可以計(jì)算出氫原子系統(tǒng)的能量算出氫原子系統(tǒng)的能量 為為nrnE, 3 , 2 , 1),8(122042nhmenEn能量是量子化的。能量是量子化的。eV6 .13, 11En基態(tài)能級(jí)；基態(tài)能級(jí)；1n的各穩(wěn)定態(tài)稱為受激態(tài)；的各穩(wěn)定態(tài)稱為受激態(tài)；nr0nEn時(shí)時(shí)能級(jí)趨于延續(xù)。

5、能級(jí)趨于延續(xù)。氫原子的能級(jí)圖氫原子的能級(jí)圖賴曼系巴耳末系帕邢系1n2n3n4nE6 .1350 根據(jù)氫原子的能級(jí)及玻爾假設(shè)，可以得根據(jù)氫原子的能級(jí)及玻爾假設(shè)，可以得到氫原子光譜的波數(shù)公式到氫原子光譜的波數(shù)公式)11(8223204nkchmenk與氫原子光譜閱歷公式是一致的。與氫原子光譜閱歷公式是一致的。1 -m73204100973731. 18chmeR R 實(shí)際值與實(shí)驗(yàn)值符合得很好。實(shí)際值與實(shí)驗(yàn)值符合得很好。玻爾的發(fā)明性任務(wù)對(duì)量子力學(xué)的建立有著深遠(yuǎn)的影響。玻爾的發(fā)明性任務(wù)對(duì)量子力學(xué)的建立有著深遠(yuǎn)的影響。所以所以 例題例題18-6 在氣體放電管中在氣體放電管中,用能量為用能量為12.5eV

6、的電子通的電子通 過(guò)碰撞使氫原子激發(fā)過(guò)碰撞使氫原子激發(fā),問(wèn)受激發(fā)的原子向低能級(jí)問(wèn)受激發(fā)的原子向低能級(jí) 躍遷時(shí)躍遷時(shí),能發(fā)射那些波長(zhǎng)的光譜線能發(fā)射那些波長(zhǎng)的光譜線?5.3 n解：設(shè)氫原子全部吸收電子的能量后最高能激發(fā)到第解：設(shè)氫原子全部吸收電子的能量后最高能激發(fā)到第 n n 能級(jí)能級(jí)eVn26 .1326.1316.13nnEE 36.125 .126 .136 .132 neVEEn5 .121 由于由于n n只能取整數(shù)只能取整數(shù), ,所以氫原子最高能激發(fā)到所以氫原子最高能激發(fā)到 n=3 n=3 的能級(jí)的能級(jí), ,當(dāng)然也能激發(fā)到當(dāng)然也能激發(fā)到 n=2 n=2 的能級(jí)的能級(jí). .于是能產(chǎn)生于是能

7、產(chǎn)生 3 3 條譜線。條譜線。 此能級(jí)的能量為：此能級(jí)的能量為：13 nn從從nmmR3 .656710096776. 15365362 nmmR6 .102710096776. 189891 nmmR6 .12143710096776. 1343RR98)3111(22123 nn從從12 nn從從RR365)3121(222RR43)2111(22玻爾實(shí)際依然以經(jīng)典實(shí)際為根底，定態(tài)假設(shè)玻爾實(shí)際依然以經(jīng)典實(shí)際為根底，定態(tài)假設(shè)又和經(jīng)典實(shí)際相抵觸。又和經(jīng)典實(shí)際相抵觸。量子化條件的引進(jìn)沒(méi)有適當(dāng)?shù)膶?shí)際解釋。量子化條件的引進(jìn)沒(méi)有適當(dāng)?shù)膶?shí)際解釋。對(duì)譜線的強(qiáng)度、寬度、偏振等無(wú)法處置。對(duì)譜線的強(qiáng)度、寬度、偏

8、振等無(wú)法處置。量子實(shí)際：具有確定能量的原量子實(shí)際：具有確定能量的原子不輻射電磁波；僅當(dāng)電子在子不輻射電磁波；僅當(dāng)電子在不同的不同的“軌道躍遷或者說(shuō)在不軌道躍遷或者說(shuō)在不同的能級(jí)間躍遷時(shí)才輻射。頻同的能級(jí)間躍遷時(shí)才輻射。頻率滿足率滿足mnEEh 2nRhcEn n 主量子數(shù)1、2、3、4K、L、M、Nn =1 基基態(tài)態(tài)6 5 4 3 2 第一第一激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)L. S.B. S.P. S.1、能量量子化、能量量子化-13.6 eV n13.6電離一個(gè)基態(tài)氫原子需求電離一個(gè)基態(tài)氫原子需求 13.6 eV 能量；能量； 電離一個(gè)第一激發(fā)電離一個(gè)第一激發(fā)態(tài)氫原子需求態(tài)氫原子需求 3.4 eV 能量。能量

9、。四、量子實(shí)際四、量子實(shí)際例題：氫原子光譜的巴耳末系中波長(zhǎng)最大的例題：氫原子光譜的巴耳末系中波長(zhǎng)最大的譜線譜線 1，其次為，其次為 2，求比值，求比值 1/ 2 .解：解： n =2 n =3 n =4 1 2)4121(1222 R )3121(1221 R 91411614121 2027 例題：處于第三激發(fā)態(tài)的氫原子，能例題：處于第三激發(fā)態(tài)的氫原子，能夠發(fā)出的光譜線有多少條？夠發(fā)出的光譜線有多少條？其中可見(jiàn)光譜線幾條？其中可見(jiàn)光譜線幾條？解：第三激發(fā)態(tài)解：第三激發(fā)態(tài) n = 4六條譜線六條譜線喇曼系喇曼系3條條紫外線紫外線巴耳末系巴耳末系2條條可見(jiàn)光可見(jiàn)光帕邢系帕邢系1條條紅外線紅外線n=4n=3n=2 n=12、角動(dòng)量量子化、角動(dòng)量量子化具有確定能量的電子角動(dòng)量可有假設(shè)干，角動(dòng)量具有確定能量的電子角動(dòng)量可有假設(shè)干，角動(dòng)量大小大小)1( llLs p d角量子數(shù)角量子數(shù) l = 0、1、2n-1l 決議角動(dòng)量大決議角動(dòng)量大小。小。Ennn個(gè)個(gè) 例：第二激發(fā)態(tài)的電例：第二激發(fā)態(tài)的電子子 n=3 對(duì)應(yīng)角量子數(shù)對(duì)應(yīng)角量子數(shù) l =012 3s L = 03p L=23dL=63、角動(dòng)量取向量子化、角動(dòng)量取向量子化Z具有確定角動(dòng)量的電子，角動(dòng)量方向可有假設(shè)干，具有確定角動(dòng)量的電子，角動(dòng)量方向可有假設(shè)干，L 在恣意一軸上如：沿磁場(chǎng)方向投影在恣意一軸上如：