氢原子光谱幻灯片

1、nn除了黑体辐射、光电效应及康普顿散射外，经典物理还在原子的结构和原子光谱的谱线规律上, 遇到重大困难。1897年，人们发现了电子，并从实验中知道，电 子是所有原子的基本组成部分。在这之后，物理学的 中心问题就是探索原子内部的奥秘。原子发光是重要的原子现象之一，对原子光谱的 研究是了解原子内部结构的重要手段之一。原子结构的探索关于原子的结构，人们提出各种不同的模型,经公认的是1911年卢瑟福在e粒子散射实验基础上 提出的核式结构，即原子是由带正电的原子核和核 外作轨道运动的电子组成。卢瑟福原子有核模型: 原子的中心是原子核，几乎占有原子的 全部质量，集中了原子中全部的正电荷。R 电子绕原子核旋

2、转。I 原子核的体积比原子的体积小得多。、 原子半径原子核半径10 14 -10 15m3在，但还不知道原子核外电子的情况。原子核式结构模型的建立，只肯定了原子核的存19世纪80年代，光谱学的发展，使人们意识到光谱规律实质是显示了原子内在的机理。光谱是电磁辐射（不论是在可见光区域还是在不 可见光区域）的波长成分和强度分布的记录。有时只 是波长成分的记录。光谱可分为三类：线状光谱，带状光谱，连续 光谱。连续光谱是固体加热时发出的，带状光谱是 分子所发出的，而线状光谱是原子所发出的。每一种元素都有它自己特有的光谱线，原子谱 线“携带”着大量有关原子内部结构或原子能态变 化特色的“信息”。通过研究光

3、谱，就可以研究原子内部的结构，并通过原子光谱的实验数据来检验原子理论的正确性。4氢放电管23 kV光阑三棱镜（或光栅）全息干板3011 则 5011 蚀 ? Inin记录原子光谱原理示意图5一、氢原子光谱的实验规律氢原子是最简单的原子，其光谱也最简单。很早，人们就发现氢气放电管获得的氢原子光谱, 在可见光范围内有四条谱线。Ha：红色 656.210nm；Hp ；深绿 486.074nmHy：青色 434.010nm；Hs ；紫色 410.120nm金1885年瑞士数学家巴耳末把氢原子在可见光的谱 线归纳为巴耳末公式：巴尔末公式n22 = B ,( = 3,4,56 )n 22常数B = 364

4、.57nm6巴尔末公式_总(n = 3,4,5,6 )当 n=3, 4,5, 6,为四条可见光谱线码、珥、眄、HsHa：红色 656.2lOnm；Hy:青色 434.010nm；Hp :深绿 486.074nmHs ；紫色 410.120nm9, 10,为四条紫外部分谱线。氢原子巴尔末线系Ha Hr Hs H656.3486.3364.56nm金1890年瑞典物理学家里德伯提出了一个用波数 表示的氢原子光谱公式。2巴尔末公式2 =金1890年瑞典物理学家里箱1白提出了一个用波数 表示的氢原子光谱公式波数：单位长度内所包含的完整波形数目。11 n2-4V =2B n21 B22 兀4（令R =

5、为里德伯常数7? = 1.0967758xl07m1 B（11 A巴尔末公式 v = R -y兀=3,4,5,U n ）氢原子光谱的其它谱线，也先后被发现。一个在紫外区，由莱曼发现，还有三个在红外区，分别 由帕邢、布喇开、普方德发现。紫外莱曼系：y可见光巴尔末系：v = R红外区：r帕邢系：V布喇开系:普方德系:1n = 23绻n = 3,4,5,12n丿1初2n)12n丿n = 4,5,6,n = 5血7,n = 6/7岛而是有内在联系的。v=R(-(广义巴尔末公式)莱曼系巴尔末系布拉开系氢原子光谱不是不相关的,表现在其波数可用一普遍公式来表示:式中=1，2,3n取从(m+1)开始的正整数，

6、即=加+ 1，加+ 2,加+ 3,对应一个m就构成一个谱线系。每一谱线的波数都等于两项的差数。10令:5)# )#v=Rm1n2有：v=T(m)-T(n) 氢原子光谱的规律：T(m),T(n)称为光谱项。1) 光谱是线状的，谱线有一定位置。这就是说，谱 线有确定的波长值，而且彼此是分立的。2) 谱线间有一定的关系，例如谱线构成一个谱线系, 它们的波长可以用一个公式表达出来，不同系的谱 线有些也有关系，例如有共同的光谱项。3) 每一谱线的波数都可以表达为二光谱项之差:v =T(m)-T(n)(里兹合并原理)任一条谱线的波数都等于该元素所固有的许多光 谱项中的两项之差，这是里兹在1908年发现的。

7、11卢瑟福的原子有核模型的困难经典电磁理论： 原子发射的光谱应该是连续光谱。 电子会落到原子核上。实验事实：原子是稳定的； 原子所发射的光谱是线状的, 且具有一定的规律。#V1913年，玻尔在卢瑟福的有核模型的基础上， 推广了普朗克和爱因斯坦的量子概念，并引用到原 子中来。并结合原子光谱的实验规律，提出了关于 氢原子模型的三个假设，奠定了原子结构的量子理 论基础。为此他获得1922年诺贝尔物理学奖。玻尔的氢原子理论的三个重要假设:定态假设频率条件假设量子化条件假设13二、玻尔的氢原子理论1、玻尔的基本假设:1）定态假设：原子中的电子只能在一些特定的、半径不连续的轨道上作圆周运动，而不辐射电磁波，这时原子 处于稳定状态（简称定态），并具有一定的能量。2）跃迁假设：当原子中的电子从高能量的定态跃迁 到低能量Ek的定态时，原子会发射光子，其频率V满足 频率跃迁公式：hv = En-Ek,3）量子化假设:电子以速度。在半径为r的圆周上绕核运孕时，只有电子的角动量厶等于加2兀的整数倍的那些 轨道才是稳定的,即L = mur= nh!2兀（n =