[理學(xué)]第二章原子的能級(jí)和輻射(已修改)
2024-12-20 01:12 本頁(yè)面
【正文】 光譜 研究原子結(jié)構(gòu)的重要手段 1．光譜及其分類 光譜 （ spectrum） 電磁輻射頻率成分和強(qiáng)度分布的關(guān)系圖 光源 分光器（棱鏡或光柵） 紀(jì)錄儀（感光底片或光電紀(jì)錄器） 光譜儀 將混合光按不同波長(zhǎng)成分展開(kāi)成光譜的儀器。 按光譜結(jié)構(gòu)分類 連續(xù)光譜 固體熱輻射 線光譜 原子發(fā)光 第二章 原子的能級(jí)和輻射 帶光譜 分子發(fā)光 按光譜機(jī)制分類 發(fā)射光譜 樣品光源 分光器 紀(jì)錄儀 吸收光譜 連續(xù)光源 樣品 分光器 紀(jì)錄儀 ?I?I光譜由物質(zhì)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)決定，包含內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息 一．氫原子光譜的線系 光譜的研究從 1853年 Angstron 發(fā)現(xiàn) 開(kāi)始。 1885年，已觀察到 14條譜線， H? H? H? H? H? 397 ()? 197。22 3 , 4 , 5 ,4nBnn? ???3 6 4 5 . 6B ? 197。Balmer經(jīng)驗(yàn)公式 ,nB?? ? ?線系限 1890年 Rydberg用波數(shù)改寫(xiě) : 2 2 2 21 4 1 1 1 1 3 , 4 , 5 ,22 Hv R nB n n?? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?711 . 0 9 6 7 7 5 8 1 0HRm ???氫原子的 Rydberg常數(shù) 巴爾末線系限： 22HRv ? （遠(yuǎn)紫外）賴曼系： 2211 2 , 3 , 41Hv R nn??? ? ?????（紅外三個(gè)線系 ） 帕邢系： 2211 4 , 5 , 63Hv R nn??? ? ?????布喇開(kāi)系： 2211 5 , 6 , 74Hv R nn??? ? ?????普豐特系： 2211 6 , 7 , 85Hv R nn??? ? ?????這些經(jīng)驗(yàn)公式是否反映了原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的規(guī)律性？？ 線系的一般表示： 2211HvR mn????????令： 2()HRTmm? 2()HRTnn?光譜項(xiàng) 并合原則： ( ) ( )v T m T n??每一譜線的波數(shù)差都可表達(dá)為二光譜項(xiàng)之差 一、經(jīng)典理論的困難 玻爾氫原子理論 1． 經(jīng)典理論（行星模型）對(duì)原子體系的描述 庫(kù)侖力提供電子繞核運(yùn)動(dòng)的向心力： 2 2204emv Zerr???r222e001124 π 4 π 2Z e Z eE m vrr??? ? ? ?原子體系的能量： 電子軌道運(yùn)動(dòng)的頻率 ： 302 2 4 eV e Zfr m r? ? ? ???2． 經(jīng)典理論的困難 ! 原子穩(wěn)定性 困難 : 電子加速運(yùn)動(dòng)輻射電磁波，能量不斷損失，電子回轉(zhuǎn)半徑不斷減小，最后落入核內(nèi)，原子塌縮。 10~ 10 s?原子壽命 ! 光譜分立性 困難 : 電子繞核運(yùn)動(dòng)頻率 30e12 π 2 π 4 πver m r? ???電磁波頻率等于電子回轉(zhuǎn)頻率，發(fā)射光譜為連續(xù)譜。 描述宏觀物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的經(jīng)典理論 ,不能隨意地推廣到原子這樣的微觀客體上。 必須另辟蹊徑！ 二、玻爾的基本假設(shè) 氫原子光譜的經(jīng)驗(yàn)公式： 22HHRRvmn??兩邊同乘 ： hc22HHhc R hc Rhc vmn??物 理 含 義 左邊： 為每次發(fā)射光子的能量； 右邊： 也必為能量，應(yīng)該是原子在輻射前后的能量之差 21h E E? ?? 原子的能量仍采用負(fù)值，則原子能量的一般表示： 2HmR hcEm??玻爾基本假設(shè) (1913年 ) (1) 定態(tài) （ stationary state） 假設(shè) 電子只能在一系列分立的軌道上繞核運(yùn)動(dòng)，且不輻射電磁波，能量穩(wěn)定。 電子軌道和能量分立 201 1 , 2 , 3 ,24 πn nZeEnr
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