原子中的电子ppt课件

第23章 原子中的电子,1,氢原子的可见光光谱：,测得氢可见光光谱的红线，,23.1 氢原子的量子力学处理,一. 氢原子光谱的实验规律,2,3,消去v，得到第n个轨道的半径：,由牛顿定律:,氢原子轨道半径和能量的计算,由角动量量子化假设:,n = 1,2,3,.,以n =1代入上式得到氢原子最小轨道半径(称为玻尔半径):,轨道量子化: 轨道是不连续的 .,4,氢原子系统的能量等于这一带电系统的静电势能和电子的动能之和：,氢原子的基态能级,E1= -13.6 eV,能量量子化: 能量取值是不连续的.,用 n =1代入得:,5,由频率条件:,和氢原子的能级:,实验值和理论值符合得很好！,氢原子光谱,6,巴耳末线系,莱曼线系,帕邢线系,7,玻尔理论的困难,玻尔理论既以经典理论为基础，又和经典理论相矛盾；一方面保留了经典的确定性轨道，另一方面又用量子化条件来限制电子的轨道；量子化假设没有适当的理论依据；不能定量处理多电子原子的谱线及谱线的强度、宽度、偏振等稍微复杂的问题。玻尔理论不是一个完整的理论体系 玻尔理论成功地解释了原子的稳定性及氢原子光谱等的规律性；并且关于定态、能级和跃迁等的假设，在现代量子理论中是正确的。玻尔后来又提出过一些有价值的理论，如著名的对应原理：当量子数n趋于无限大时，量子理论得出的结果与经典理论的结果相一致。,8,Niels Bohr荣获1922年Nobel Prize (for the investigation of the structure of atoms ,and of the radiation emanating from them),9,（1）. 能量量子化,解得氢原子的能量为,n = 1, 2, 3，称为主量子数,n =1, 2, 3, ，,n=1的状态称基态， n1的状态称激发态.,电离能,10,（2）. 角动量量子化,解方程得出原子中电子的轨道角动量为,称角量子数，决定角动量大小,对同一个 n（能量相同）角动量有n个不同的值,角量子数 l = 0、1、2n-1 (s p d ),例：第二激发态的电子 n=3 对应角量子数,l =,11,（3）. 角动量的空间量子化,解方程得出电子的轨道角动量在Z方向的分量是,称磁量子数,对同一个 l ： 角动量Z分量有 2l+1个不同的值,电子角动量空间量子化的矢量模型,12,电子角动量变化的矢量模型,13,（1）具有确定能量的原子不辐射电磁波；,玻尔量子理论：,（2）当电子在不同的能级间跃迁时才辐射,频射频率满足：,v,三、氢原子光谱,14,氢原子光谱,15,四、氢原子电子的概率密度,1.氢原子电子概率密度,氢原子基态电子云图,16,氢原子激发态n=2电子云图,17,18,氢原子的电子云,19,2.径向概率密度,在半径为 r 和 r+dr 的两球面间的体积内电子出现的概率为P(r)dr,电子径向概率密度分布曲线,a.在半径为ao的球面附近发现1s 电子的可能性最大.,b.在半径为5ao的球面附近发现2s 电子的可能性最大.,c.在半径为4ao的球面附近发现2p 电子的可能性最大.,0 1 2 3 4 5 6,20,例题 在气体放电管中, 用能量为12.5eV的电子通过碰撞使氢原子激发,问受激发的原子向低能级跃迁时, 能发射那些波长的光谱线?,解： 设氢原子全部吸收电子的能量后最高能激发到第n 个能级，此能级的能量为 , 所以,把 代入上式得,因为n只能取整数,所以氢原子最高能激发到 n=3的能