原子光譜與分子光譜課件

一理解氫原子光譜的實(shí)驗規(guī)律及玻爾的氫原子理論。二了解四個量子數(shù)的物理意義,取值及作用。教學(xué)基本要求三了解原子光譜和分子光譜。四了解激光形成,特點(diǎn)及主要應(yīng)用。第十四章原子光譜與分子光譜氫放電管2~3kV光闌全息干板三棱鏡（或光柵）光源實(shí)驗及氫原子的巴耳末線系照片一氫原子光譜的規(guī)律性

1885年瑞士數(shù)學(xué)家巴耳末發(fā)現(xiàn)氫原子光譜可見光部分的規(guī)律1890年瑞典物理學(xué)家里德伯給出氫原子光譜公式波數(shù)里德伯常量

第一節(jié)氫原子的玻爾理論二玻爾的氫原子理論（1）經(jīng)典核模型的困難根據(jù)經(jīng)典電磁理論，電子繞核作勻速圓周運(yùn)動，作加速運(yùn)動的電子將不斷向外輻射電磁波.

+原子不斷地向外輻射能量，能量逐漸減小，電子繞核旋轉(zhuǎn)的頻率也逐漸改變，發(fā)射光譜應(yīng)是連續(xù)譜；由于原子總能量減小，電子將逐漸的接近原子核而后相遇，原子不穩(wěn)定.+第一節(jié)氫原子的玻爾理論（2）玻爾的三個假設(shè)

假設(shè)一電子在原子中，可以在一些特定的軌道上運(yùn)動而不輻射電磁波，這時原子處于穩(wěn)定狀態(tài)（定態(tài)），并具有一定的能量.量子化條件頻率條件

假設(shè)二電子以速度在半徑為的圓周上繞核運(yùn)動時，只有電子的角動量

等于的整數(shù)倍的那些軌道是穩(wěn)定的.主量子數(shù)

假設(shè)三當(dāng)原子從高能量的定態(tài)躍遷到低能量的定態(tài)時，要發(fā)射頻率為的光子.第一節(jié)氫原子的玻爾理論由假設(shè)2量子化條件由牛頓定律,玻爾半徑氫原子能級公式第

軌道電子總能量第一節(jié)氫原子的玻爾理論玻爾理論對氫原子光譜的解釋氫原子能級躍遷與光譜系萊曼系巴耳末系帕邢系布拉開系（里德伯常量）

第一節(jié)氫原子的玻爾理論（1）正確地指出原子能級的存在（原子能量量子化）；（2）正確地指出定態(tài)和角動量量子化的概念；（3）正確的解釋了氫原子及類氫離子光譜；四氫原子玻爾理論的意義和困難（4）無法解釋比氫原子更復(fù)雜的原子；（5）把微觀粒子的運(yùn)動視為有確定的軌道是不正確的；（6）是半經(jīng)典半量子理論，存在邏輯上的缺點(diǎn)，即把微觀粒子看成是遵守經(jīng)典力學(xué)的質(zhì)點(diǎn)，同時，又賦予它們量子化的特征.第一節(jié)氫原子的玻爾理論一氫原子球坐標(biāo)的定態(tài)薛定諤方程第二節(jié)四個量子數(shù)2.角動量量子化與角量子數(shù)角量子數(shù)l=0，1，2，……,n-13.角動量空間量子化與磁量子數(shù)電子繞核轉(zhuǎn)動的角動量L的大小角動量L的在外磁場方向Z的投影磁量子數(shù)ml=0,±1,±2,……,±l

第二節(jié)四個量子數(shù)磁量子數(shù)ml=0,±1,±2L在Z方向的投影zL的大小例如l=2電子角動量的大小及空間取向？z第二節(jié)四個量子數(shù)

電子自旋角動量大小

S

在外磁場方向的投影s—自旋量子數(shù)電子自旋角動量在外磁場中的取向自旋磁量子數(shù)ms

取值個數(shù)為二.電子自旋(1925年烏倫貝克等)ms=±1/22s+1=2則

s=

1/2，第二節(jié)四個量子數(shù)例求解一群氫原子被外來單色光照射后發(fā)射的譜線中，在巴耳末系中只能觀察到3條譜線（1）外來光的波長（2）外來單色光子的能量（3）除巴耳末系的3條譜線外還有幾條譜線(1)(2)(3)除巴耳末系還可能的譜線（共7條）第二節(jié)四個量子數(shù)第四節(jié)分子光譜（自學(xué)）一、分子光譜分子譜線組成的一個個光譜帶，若干個光譜帶又歸并成一個光譜帶系，因此稱為帶狀光譜。1.轉(zhuǎn)動能級及其光譜2.振動能級及其光譜二、分子能級第三節(jié)原子光譜（自學(xué)）一自發(fā)輻射受激輻射1

自發(fā)輻射原子在沒有外界干預(yù)的情況下,電子會由處于激發(fā)態(tài)的高能級自動躍遷到低能級,這種躍遷稱為自發(fā)躍遷.由自發(fā)躍遷而引起的光輻射稱為自發(fā)輻射..發(fā)光前.。發(fā)光后自發(fā)輻射第五節(jié)激光3

受激輻射由受激輻射得到的放大了的光是相干光,稱之為激光.原子中處于高能級的電子,會在外來光子(其頻率恰好滿足)的誘發(fā)下向低能級躍遷,并發(fā)出與外來光子一樣特征的光子,這叫受激輻射...。發(fā)光前發(fā)光后受激輻射的光放大示意圖第五節(jié)激光二激光原理1

粒子數(shù)正常分布和粒子數(shù)布居反轉(zhuǎn)分布表明,處于低能級的電子數(shù)大于高能級的電子數(shù),這種分布叫做粒子數(shù)的正常分布.叫做粒子數(shù)布居反轉(zhuǎn),簡稱粒子數(shù)反轉(zhuǎn)或稱布居反轉(zhuǎn).已知粒子數(shù)的正常分布.....。。。。。。。。。。。。。粒子數(shù)反轉(zhuǎn)分布...............。。。。。第五節(jié)激光美國物理學(xué)家梅曼于1960年9月制成第一臺紅寶石固體激光器.從外界輸入能量（如光照,放電等）,把低能級上的原子激發(fā)到高能級上去,這個過程叫做激勵（也叫泵浦）.紅寶石中鉻離子能級示意圖..。?；鶓B(tài)亞穩(wěn)態(tài)激發(fā)態(tài)第五節(jié)激光三激光器

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氦氖氣體激光器氦氖激光器全反射鏡部分反射鏡AK輸出的激光單色性好、結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)．氦和氖的原子能級示意圖基態(tài)亞穩(wěn)態(tài)氦氖632.8nm123第五節(jié)激光2

紅寶石激光器紅寶石激光器的工作物質(zhì)是棒狀紅寶石晶體，它發(fā)出的激光是脈沖激光，波長為694.3nm.