第二章_原子的能级辐射VIP专享VIP免费

20241225年月日原子物理学主讲人：阎占元第二章原子的能级和辐射第二章原子的能级和辐射原子核外面的电子有什么性质？核外电子的状态和光谱有关系！2.1光谱---研究原子结构的重要手段1．光谱摄谱仪：把按波长展开后的光谱摄成相片的仪器光谱:各种波长的光的强度随波长或频率的分布情况光谱仪：将混合光按不同波长成分展开成光谱的仪器。棱镜光谱仪光栅光谱仪光源光源分光器（棱镜或光栅）分光器（棱镜或光栅）纪录仪纪录仪（感光（感光底片或底片或光电纪光电纪录器）录器）2.1光谱---研究原子结构的重要手段按光谱结构分类按光谱结构分类连续光谱连续光谱固体热辐射固体热辐射线光谱线光谱原子发光原子发光2．光谱的分类带光谱带光谱分子发光分子发光按光谱机制分类按光谱机制分类发射光谱发射光谱样品光源样品光源分光器分光器纪录仪纪录仪吸收光谱吸收光谱连续光源连续光源样品样品分光器分光器纪录仪纪录仪II光谱由物质内部运动决定，包含内部结构信息光谱由物质内部运动决定，包含内部结构信息2.2氢原子的光谱和原子光谱一．氢原子光谱的线系H6562.8H4861.3H4340.5H4101.7H3970.1()Å223,4,5,4nBnn3645.6BÅBalmerBalmer经验公式经验公式,nB线系限1.巴尔末系到1885年，已观察到14条谱线（红外三个线系）（红外三个线系）帕邢系：帕邢系：22114,5,63HvRnn布喇开系：布喇开系：22115,6,74HvRnn普丰特系：普丰特系：22116,7,85HvRnn2.2氢原子的光谱和原子光谱2.H2.H原子光谱的其它线系原子光谱的其它线系22112,3,41HvRnn（远紫外）（远紫外）赖曼系：赖曼系：这些经验公式是否反映了原子内部结构的规律性？？这些经验公式是否反映了原子内部结构的规律性？？线系的一般表示：线系的一般表示：2211HvRmn令：令：2()HRTmm2()HRTnn光谱项光谱项并合原则：并合原则：()()vTmTn18901890年年RydbergRydberg用波数改写用波数改写::22221411113,4,5,22HvRnBnn711.096775810HRm氢原子的氢原子的RydbergRydberg常数常数线系限：线系限：2HRvm2.2氢原子的光谱和原子光谱一、经典理论的困难1．经典理论（行星模型）对原子体系的描述库仑力提供电子绕核运动的向心力：22204emvZerrr222e001124π4π2ZeZeEmvrr原子体系的能量：电子轨道运动的频率：30224eVeZfrmr2.3玻尔氢原子理论2．经典理论的困难!!原子稳定性原子稳定性困难困难::电子加速运动辐射电磁波，能量不断损失，电子回转半径电子加速运动辐射电磁波，能量不断损失，电子回转半径不断减小，最后落入核内，原子塌缩。不断减小，最后落入核内，原子塌缩。10~10s原子寿命原子寿命!!光谱分立性光谱分立性困难困难::电子绕核运动频率电子绕核运动频率30e12π2π4πvermr电磁波频率等于电子回转频率，发射光谱为连续谱。电磁波频率等于电子回转频率，发射光谱为连续谱。描述宏观物体运动规律的经典理论,不能随意地推广到原子这样的微观客体上。必须另辟蹊径！2.3玻尔氢原子理论二、玻尔的基本假设氢原子光谱的经验公式：Eh22HHRRvmn两边同乘：hc22HHhcRhcRhcvmn右边右边为能量，应该是原子在辐射前后的能量之差21hEE原子能量的一般表示：22014π2HmRhcZeEmr初期量子理论：2.3玻尔氢原子理论22014π2mHZermRhc玻尔基本假设玻尔基本假设(1913(1913年年))(1)(1)定态（定态（stationarystatestationarystate）假）假设设电子只能在一系列分立的轨道上绕核运动，且不辐射电电子只能在一系列分立的轨道上绕核运动，且不辐射电磁波，能量稳定。磁波，能量稳定。电子轨道和能量分立电子轨道和能量分立2011,2,3,24πnnZeEnr(2)(2)跃迁（跃迁（transitiontransition）假）假设设发射发射原子在不同定态之间跃迁，以电磁原子在不同定态之间跃迁，以电磁辐射形式吸收或发射能量。辐射形式吸收或发射能量。nmhvEE频率条件频率条件吸...