原子物理 第2章 原子的量子态,玻尔模型

1、第二章第二章 原子的量子态原子的量子态: 玻尔模型玻尔模型2-1 2-1 背景知识背景知识2-2 2-2 玻尔玻尔模型模型2-3 2-3 实验验证之一实验验证之一: : 光谱光谱 2-4 2-4 实验验证之二实验验证之二: :夫兰克夫兰克赫兹实验赫兹实验2-5 2-5 玻尔玻尔模型的推广模型的推广2-62-6 玻尔理论的地位玻尔理论的地位 2-1 2-1 背景知识背景知识 量子假说根据之一量子假说根据之一: :黑体辐射黑体辐射 量子假说根据之二量子假说根据之二: :光电效应光电效应 光谱光谱2-1-1 2-1-1 量子假说根据之一量子假说根据之一: :黑体辐射黑体辐射(1)(1) 黑体黑体：对

2、任何波长的入射电磁波都吸对任何波长的入射电磁波都吸 收而无反射的物体。收而无反射的物体。如小孔空腔，太阳，高温炉等如小孔空腔，太阳，高温炉等黑体并不一定是黑色的，黑体黑体并不一定是黑色的，黑体 虽无反射虽无反射, ,但可以有辐射但可以有辐射 热辐射热辐射所有物体（包括黑体）所有物体（包括黑体）, ,只要温度不为零只要温度不为零, ,均向外均向外辐射电磁波辐射电磁波 平衡热辐射平衡热辐射 物体辐射的能量等于在同一时间内所吸收的能量物体辐射的能量等于在同一时间内所吸收的能量小孔空腔小孔空腔2-1-1 2-1-1 量子假说根据之一量子假说根据之一: :黑体辐射黑体辐射(2)(2) 黑体辐射本领黑体辐

3、射本领单位时间从单位时间从黑体黑体的单位面积上所发射出去的波长在的单位面积上所发射出去的波长在 附近单位波长范围内的能量附近单位波长范围内的能量大小大小 总辐射本领总辐射本领 与与 ( , )RT0( ,( )RTRdT( , )RT( , )RT00( )( , )( , )( , )( , )R TRT dRT dRT dRT d2( , )( , )()(, )dRTRTcRTRTd2-1-1 2-1-1 量子假说根据之一量子假说根据之一: :黑体辐射黑体辐射(3)(3) 辐射场的辐射场的能量密度能量密度频率频率 附近单位附近单位频率范围内的频率范围内的 黑体辐射本领与黑体辐射本领与辐射

4、辐射场的场的黑体黑体 辐射本领与辐射本领与热平衡热平衡辐射辐射场的场的 基尔霍夫定律基尔霍夫定律黑体黑体与辐射达到热平衡时与辐射达到热平衡时, , 随随 变化曲线的变化曲线的形状与位置只与形状与位置只与T 有关有关, ,而与而与空腔的空腔的形状形状及组成的及组成的物物质质无关无关( , )( , )4cRTET( , )ET( , )ET 黑体辐射本领黑体辐射本领实验曲线实验曲线2-1-1 2-1-1 量子假说根据之一量子假说根据之一: :黑体辐射黑体辐射(4)(4)(,)RT1T2T3Tm14T规律：规律：(1)(1)曲线随曲线随T T 的升高而提高的升高而提高(2)(2)曲线随曲线随 连续

5、变化，每连续变化，每 条曲线有一峰值条曲线有一峰值 (3)(3)随随T T的升高，峰值波长的升高，峰值波长 m m 减小减小 黑体的辐射定律黑体的辐射定律维恩位移定律维恩位移定律( (电磁理论和热力学理论得到电磁理论和热力学理论得到) )斯特藩斯特藩- -玻耳兹曼定律玻耳兹曼定律( (电磁理论和热力学理论得到电磁理论和热力学理论得到) ) =5.67051 10-8 W/m2K4 (斯特藩常数斯特藩常数)2-1-1 2-1-1 量子假说根据之一量子假说根据之一: :黑体辐射黑体辐射(5)(5)4( )R TTbTm 经典物理学所遇到的困难经典物理学所遇到的困难(1)(1) 维恩的半经验公式维恩

6、的半经验公式-假设黑体辐射能谱分布类似假设黑体辐射能谱分布类似于麦克斯韦速率分布，推出于麦克斯韦速率分布，推出2-1-1 2-1-1 量子假说根据之一量子假说根据之一: :黑体辐射黑体辐射(6)(6)231( ,)CTETCe在低频段，维在低频段，维恩线偏离实验恩线偏离实验曲线！曲线！ 经典物理学所遇到的困难经典物理学所遇到的困难(2)(2)瑞利瑞利金斯公式金斯公式- 2-1-1 2-1-1 量子假说根据之一量子假说根据之一: :黑体辐射黑体辐射(7)(7)238,ETkTc在高频段在高频段 ( (紫外区紫外区) )与实验明显不符，与实验明显不符，短波极限为无限短波极限为无限大大“紫外灾难紫外

7、灾难”！普朗克的经验公式普朗克的经验公式 构造构造2-1-1 2-1-1 量子假说根据之一量子假说根据之一: :黑体辐射黑体辐射(8)(8)3( , )3/1hEThkTce该结果与实验该结果与实验结果惊人地相结果惊人地相符符普朗克的能量子假设普朗克的能量子假设腔壁中带电腔壁中带电谐振子谐振子的能量以及它们吸收或辐射的的能量以及它们吸收或辐射的能量都是能量都是量子化量子化的的; 频率为频率为 的振子能量只能取的振子能量只能取h 的整数倍的整数倍. h 称为称为能量子能量子2-1-1 2-1-1 量子假说根据之一量子假说根据之一: :黑体辐射黑体辐射(9)(9)sJ106260755. 634h

8、2-1-2 2-1-2 量子假说根据之二量子假说根据之二: :光电效应光电效应(1)(1) 光电效应光电效应金属在光的照射下发射电子的现象金属在光的照射下发射电子的现象. .所发射的电子所发射的电子称为称为光电子光电子 实验装置实验装置GD为为光电管光电管，光通过石英窗口照射光通过石英窗口照射阴极阴极K，光电子光电子从阴极从阴极表面逸出。表面逸出。光电子在光电子在电场电场加速下向加速下向阳极阳极A A运动，形成运动，形成光电流光电流。2-1-2 2-1-2 量子假说根据之二量子假说根据之二: :光电效应光电效应(2)(2) 实验规律实验规律(1)(1) 饱和电流饱和电流与与入射光强入射光强成正

9、比成正比 单位时间内，阴极溢出的单位时间内，阴极溢出的光电子数光电子数与入射光强成正与入射光强成正比比aUUI1sI2sI光强较弱光强较弱饱和饱和电流电流截止截止电压电压2-1-2 2-1-2 量子假说根据之二量子假说根据之二: :光电效应光电效应(3)(3) 实验规律实验规律(2)(2) 加反向电压至加反向电压至Ua(截止电压截止电压)时时光电流光电流为零为零光电子溢出时有光电子溢出时有最大初动能最大初动能. 能量关系满足能量关系满足 截止电压和截止电压和入射光频率入射光频率成线性关系成线性关系(1)ameUmv221201()2mmve KU0aU0 实验规律实验规律(3)(3) 光电子是

10、光电子是即时发射即时发射的，无论光强如何，的，无论光强如何，弛豫时间弛豫时间不不超过超过10-9s2-1-2 2-1-2 量子假说根据之二量子假说根据之二: :光电效应光电效应(4)(4)22011(),022mmmve KUmv0UKKU00 光波动理论的缺陷光波动理论的缺陷(1)(1)2-1-2 2-1-2 量子假说根据之二量子假说根据之二: :光电效应光电效应(5)(5) 光波动理论的缺陷光波动理论的缺陷(2)(2) 电子吸收光波能量只有到一定量值时，才会从金电子吸收光波能量只有到一定量值时，才会从金属中逸出属中逸出 实验结果 光电子是即时发射的光电子是即时发射的 爱因斯坦光子理论爱因斯

11、坦光子理论(1)光子假说光子假说 一束光就是一束以光速运动的一束光就是一束以光速运动的粒子流粒子流，这些粒子，这些粒子 称称 为为光子光子。频率为。频率为 的光的每一光子具有的光的每一光子具有能量能量h 2-1-2 2-1-2 量子假说根据之二量子假说根据之二: :光电效应光电效应(6)(6) 爱因斯坦光子理论爱因斯坦光子理论(2) 光电效应方程光电效应方程2-1-2 2-1-2 量子假说根据之二量子假说根据之二: :光电效应光电效应(7)(7)212hmvA光子能量光子能量逸出功逸出功201()2mmve KUheK0eUA00UAKh 光电效应的解释光电效应的解释 光强大光强大 光子数光子

12、数多多 单位时间内释放的光单位时间内释放的光电子数电子数多多光电流大光电流大 光电子光电子动能动能与与光频率光频率成成线性关系线性关系 A/h 才产生光电效应，即存在截止频率才产生光电效应，即存在截止频率(红限红限)2-1-2 2-1-2 量子假说根据之二量子假说根据之二: :光电效应光电效应(8)(8)2-1-3 2-1-3 光谱光谱(1)(1) 原子光谱原子光谱 原子发射的原子发射的电磁辐射电磁辐射的的强度强度I 随波长随波长 （或（或波波 数数 ）的分布）的分布 光谱用光谱用光谱仪光谱仪测量测量不同的不同的光源光源有不同的光谱有不同的光谱. .氢灯氢灯作光源得到作光源得到氢光谱氢光谱1H

13、HHHH3646A 可见光区 紫外光区 氢原子光谱的实验规律氢原子光谱的实验规律(1)(1)里德伯公式里德伯公式: :氢原子光谱氢原子光谱的的经验公式经验公式2-1-3 2-1-3 光谱光谱(2)(2)221( )11( )()HRnnT nT n1,2,;nnn不同的不同的n对应对应不同的不同的谱系谱系；当；当n一定时，每一一定时，每一n值值对对应于应于一条一条谱线谱线RH = 1.096776107m-1里德伯常量里德伯常量22( ),( )RTRT nnnn 光谱项光谱项 波数波数表为表为光谱项光谱项之之差差-组合原理组合原理 氢原子光谱的实验规律氢原子光谱的实验规律(2)(2)不同的不

14、同的n对应对应不同的不同的谱系谱系；当；当n一定时，每一一定时，每一n值值对应于对应于一条一条谱线谱线2-1-3 2-1-3 光谱光谱(2)(2)n=1, n=2,3, 赖曼赖曼系系, 紫外区紫外区n=2, n=3,4, 巴尔末系巴尔末系, 可见光区可见光区n=3, n=4,5, 帕邢系帕邢系, 红外区红外区n=4, n=5,6, 布喇开布喇开系系, 红外区红外区n=5, n=6,7, 普丰特普丰特系系, 红外区红外区n=6, n=7,8, 哈菲莱系哈菲莱系, 红外区红外区2211()HRnn2-2 2-2 玻尔玻尔模型模型 经典轨道加定态条件经典轨道加定态条件 频率条件频率条件 角动量量子化

15、角动量量子化 数值计算法数值计算法2-2-1 2-2-1 经典轨道加定态条件经典轨道加定态条件(1)(1) 定态条件定态条件(1)(1)原子系统只能处在一系列具有原子系统只能处在一系列具有不连续能量不连续能量的稳定状的稳定状态态(定态定态)。定态时核外电子在一定的轨道。定态时核外电子在一定的轨道( (经典轨道经典轨道) )上作上作圆周运动圆周运动，但，但不发射电磁波不发射电磁波. . 2evFmr222014evZemrr运动固定2-2-1 2-2-1 经典轨道加定态条件经典轨道加定态条件(2)(2) 定态条件定态条件(2)(2)电子作圆周运动的电子作圆周运动的频率频率220200220124

16、1441422eeTVmreerrEervT 222014mrrvZe20301412422eeerrmfrremv2-2-2 2-2-2 频率条件频率条件 当原子从一个能量为当原子从一个能量为 En 的定态轨道的定态轨道跃迁跃迁到到 另一个能量为另一个能量为 En 的定态轨道时，就要的定态轨道时，就要发射发射( (或或吸收吸收) )一个频率为一个频率为 的的光子光子nnhEE22042nernRhc2211()HRnncc2nRhcEn 2012 4eEr 轨道半径轨道半径量子化量子化2-2-3 2-2-3 角动量量子化角动量量子化(1)(1) 对应原理对应原理内容之一内容之一 在在原子范畴

17、原子范畴内的现象与内的现象与宏观范围宏观范围内的现象可以各自内的现象可以各自遵循遵循本范围内的规律本范围内的规律,但当把但当把微观微观范围内的规律范围内的规律延延伸伸到到经典经典范围时范围时,则它所得到的数值结果应该则它所得到的数值结果应该与经与经典典规律所得到的规律所得到的相一致相一致. 对应原理对应原理角动量量子化条件角动量量子化条件(1)(1)2211()Rnnc222222()()nnnn nnRcRcn nn n2-2-3 2-2-3 角动量量子化角动量量子化(2)(2) 对应原理对应原理角动量量子化条件角动量量子化条件(2)(2) n, n n = 1 2243()()22nn n

18、nnRcRcRcn nnn30124eefm r对应原理对应原理3302124eRcenm r2322201416eernR c m22042nernRhc242302(4)ee mchR2-2-3 2-2-3 角动量量子化角动量量子化(3)(3) 对应原理对应原理角动量量子化条件角动量量子化条件(3)(3)242302(4)ee mRch22042nernRhc22024,nernm e2h2nRhcEn 4e2220(4) 2nm eEn2-2-3 2-2-3 角动量量子化角动量量子化(4)(4) 对应原理对应原理角动量量子化条件角动量量子化条件(4)(4) 对应原理对应原理内容之二内容之

19、二 以上公式推导含假设以上公式推导含假设 n 很大很大.但我们假定以上公式但我们假定以上公式对对所有所有n都成立都成立.22024,nernm e,1,2,Ln n222014vZemrr22eee0e044me reLmvrmrmr 角动量量子化条件角动量量子化条件2-2-4 2-2-4 数值计算法数值计算法(1)(1) 组合常数组合常数 氢原子光谱的氢原子光谱的第一第一玻尔玻尔半径半径197fm MeV197nm eVc 201.44fm MeV1.44nm eV/4e20.511MeV511keVem c 22012262062164()(197)0.039 10nmnm0.50.11

20、101.44053nm0.73 10/4eecrm eamec2-2-4 2-2-4 数值计算法数值计算法(2)(2) 氢原子能量氢原子能量24222222001(4)224eenm em ceEncn 2014137ec2211()2neEmcn 精细结构常数精细结构常数2-2-4 2-2-4 数值计算法数值计算法(3)(3) 氢原子基态能量氢原子基态能量 氢原子电离能氢原子电离能定义氢原子基态能量为零定义氢原子基态能量为零2211()2neEmcn 21226211()2211(0.511 10 ) () eV213.6e1 7V3eemEcm c 2212210212eeEm cm c

21、21()26013. eVecEm2-2-4 2-2-4 数值计算法数值计算法(4)(4) 玻尔玻尔第一速度第一速度 里德伯常量里德伯常量 波数波数22211122eeEm cTm v 1137ccv224222230021111( )()(4)242eeee memcmcchchchERhcc相对论效应可以忽略1hvhc1.24nm keVhcEE1.24nm keVhc Eh光子的能量2-3 2-3 实验验证之一实验验证之一: : 光谱光谱 氢光谱氢光谱 类氢光谱类氢光谱 氘的存在氘的存在2-3-1 2-3-1 氢光谱氢光谱(1)(1) 里德伯常量里德伯常量(1)误差误差超过万分之五超过万

22、分之五; ;而而实验误差实验误差仅为万分之一仅为万分之一原因在于原因在于理论假设理论假设氢核静止氢核静止; 而实际为而实际为二体问题二体问题.2111()737.315 m2109ceRmchc1677.581m09cHR理论值理论值实验值实验值氢核与电子氢核与电子共同运动共同运动2-3-1 2-3-1 氢光谱氢光谱(2)(2) 里德伯常量里德伯常量(2) 二体问题等价为一体问题二体问题等价为一体问题e, mep, Mre, r固定1eemmM折合质量运动运动运动p, M2-3-1 2-3-1 氢光谱氢光谱(3)(3) 里德伯常量里德伯常量(3)2211111()()21121eaeeRRmM

23、ccmmhchcM,aRRMR 1109677.58cmHR实验值2111()21aeRcRmhcM理论值符合2-3-1 2-3-1 氢光谱氢光谱(4)(4) 量子数量子数22111()anRcn跃迁跃迁初态初态量子数量子数跃迁跃迁末态末态量子数量子数2nRhcEn nnhEE2-3-1 2-3-1 氢光谱氢光谱(5)(5) 氢原子能级图氢原子能级图 量子态量子态能量或轨道的图解表示能量或轨道的图解表示 氢原子能级与氢原子能级与发射光谱发射光谱1E1n2n3n4n能级能级基态基态2E3E4E激激发发态态莱曼系巴耳末系帕邢系-13.6-3.39-1.51En/eVn-0.852134H2-3-2

24、 2-3-2 类氢光谱类氢光谱(1)(1) 类氢离子类氢离子: : 核外只有一个电子的核外只有一个电子的离子离子 类氢离子的波数类氢离子的波数(1)(1) 2211(),aRnn222302(1(4)1)( )eaee eMmRmch( )( )( )()Ae eeeMMZ222221111()/AAR ZRnnn ZnZ2222302(1(4)( )1AeAaeZmRZmeheRcM2-3-2 2-3-2 类氢光谱类氢光谱(2)(2) 类氢离子的波数类氢离子的波数(2)(2) He+ 的毕克林系毕克林系: : Z = 2, M = MHe+ , n = 4 +22He11,5,6,7,8,9

25、,102/2Rnn毕克林系毕克林系毕克林系毕克林系 H2211,3,4,5,6,2Rnn巴尔末系巴尔末系2-3-2 2-3-2 类氢光谱类氢光谱(3)(3) 氘的存在氘的存在 氘氘 21()2DHH DMM2211()DnRn2423021(4)21eHDee mRmchM与实验结果符合与实验结果符合,证实了证实了氘的存在氘的存在实验值实验值: (n = 3n = 2), 6562.79, 6561.00, 1.79HHDDH2211523363636,55HHHHDHDRRRR361.795DHHDHDRRR R2-4 2-4 实验验证之二实验验证之二: :夫兰克夫兰克赫兹实验赫兹实验 基本

26、想法基本想法 夫兰克夫兰克赫兹实验赫兹实验 2-4-1 2-4-1 基本想法基本想法 电子电子e 轰击原子轰击原子A 实验实验反应式反应式： 如原子如原子A的的激发态激发态( (能级能级) )为为分立量子态分立量子态( (能能级级) ), ,e 的能量的能量( (动能动能) )只有高于只有高于A 的的最低激发能最低激发能, ,才可将其能量传给才可将其能量传给A, ,使其使其激发激发成成 , ,此时可预此时可预期期e的动能会的动能会突然减小突然减小。 *AeAe原子原子激发态激发态*A2-4-22-4-2 夫兰克夫兰克赫兹实验赫兹实验(1)(1) 实验装置实验装置玻璃容器玻璃容器: :待测气体待

27、测气体; ; 阴极阴极K: 发射电子发射电子; ;K与与栅栅极极G: 加速电子加速电子; G与与接受接受极极A: -0.5V反向电压反向电压; 实验原理实验原理电子电子在在KG加速进入加速进入GA.电子能量大电子能量大到到达达A,电流计电流计有电流有电流;电电子能量小子能量小不能到达不能到达A,电流计无电流电流计无电流KGAUA0.5VHg2-4-22-4-2 夫兰克夫兰克赫兹实验赫兹实验(2)(2) 实验结果实验结果汞蒸汽汞蒸汽A极电流极电流I 随随KG电压电压U 变化曲线变化曲线KGKG电压电压 A A极电流极电流, ,出现峰谷出现峰谷( (间距间距:4.9:4.9V). V). KGKG

28、电压为电压为4.9V的整数倍的整数倍时时,电流突然下降电流突然下降. .IU4.9 V2-4-22-4-2 夫兰克夫兰克赫兹实验赫兹实验(3)(3) 实验解释实验解释 KG电压电压U 4.9V: 与与汞原子汞原子弹性弹性碰撞碰撞, U I I U = 4.9V: 与与汞原子汞原子非弹性非弹性碰撞碰撞, 一个一个汞原子汞原子从从E1态态激发激发到到E2态态. . I I 4.9V U 2*4.9V; 与与汞原子汞原子弹性弹性碰撞碰撞, U I I U = 2*4.9V: 与第二个与第二个汞原子汞原子非弹性非弹性碰撞碰撞, 又一又一个个汞原子汞原子从从E1态态激发激发到到E2态态. . I I 4

29、.9 eV1E2E汞原子汞原子存在一个存在一个能能量量为为4.9eV的量子态的量子态2-5 2-5 玻尔玻尔模型的推广模型的推广 相对论修正相对论修正 碱金属原子光谱碱金属原子光谱 2-5-1 2-5-1 相对论修正相对论修正(1)(1) 相对论质量相对论质量 相对论动能相对论动能02,1mvmc01vcmm220201()11kEmm cm c200221121112kvcEm cm v2-5-1 2-5-1 相对论修正相对论修正(2)(2) 相对论对类氢原子圆周轨道运动能量的修正相对论对类氢原子圆周轨道运动能量的修正(1)(1) 204kZeEEr22211()22neeZEmcTm vn

30、 22024,nernm e222422202222222202220(444)()nZ e meZmcnneZmcrnceZ204ecnZvcnnvZcn2-5-1 2-5-1 相对论修正相对论修正(3)(3) 相对论对类氢原子圆周轨道运动能量的修正相对论对类氢原子圆周轨道运动能量的修正(2)(2) 202222220002222022014111(1)kZeErm cZEmmm cmcm cmm ccncnZ 021mmZn2-5-1 2-5-1 相对论修正相对论修正(4)(4) 相对论对类氢原子圆周轨道运动能量的修正相对论对类氢原子圆周轨道运动能量的修正(3)(3) 2202242240

31、0111 111112 21122!28Em cm cm c 24220028m cm cZZEnn 玻尔玻尔理论理论相对论修正相对论修正2-5-2 2-5-2 碱金属原子光谱碱金属原子光谱(1)(1) 量子力学回顾量子力学回顾(1) 微观系统微观系统(氢氢原子原子)用用量子力学量子力学描述描述 物理物理状态状态用用波函数波函数描写描写氢原子氢原子波函数波函数: : 波函数波函数可用可用量子数量子数描述描述.描述描述氢原子氢原子波函数的波函数的量子数量子数: : 与波函数对应的物理状态的与波函数对应的物理状态的能量能量,角动量角动量及及角动量分量角动量分量也由也由量子数量子数决定决定(1) 与

32、与氢原子氢原子 对应的对应的能量能量(量子化量子化, ,与与玻尔玻尔一致一致)( , , )nlmr , ,n l m角角磁磁( , , )nlmr 4e2220,1,2,3,(4) 2nm eEnn2-5-2 2-5-2 碱金属原子光谱碱金属原子光谱(2)(2) 量子力学回顾量子力学回顾(2) 与波函数对应的物理状态的与波函数对应的物理状态的能量能量,角动量角动量及及角动量角动量分量分量也由也由量子数量子数决定决定(2) 与与氢原子氢原子 对应的对应的角动量角动量(量子化量子化) 对一定的对一定的 n值值, l 有有n个可能取值个可能取值 与与氢原子氢原子 对应的对应的角动量分量角动量分量(

33、量子化量子化) 对一定的对一定的 l 值，值，ml 有有(2 l+1)个可能取值个可能取值( , , )nlmr (1) ,0,1,1Ll lln( , , )nlmr ,0, 1, 2,zllLmml 2-5-2 2-5-2 碱金属原子光谱碱金属原子光谱(3)(3) 量子力学回顾量子力学回顾(3) 能级简并能级简并 同一能量值对应大于或等于两个波函数同一能量值对应大于或等于两个波函数 氢原子氢原子能级能级简并度简并度:原子、电子状态原子、电子状态符号符号(1)(1) 单电子原子单电子原子: 原子状态符号原子状态符号= =电子状态符号电子状态符号( , , );0,1,1;0, 1, 2,nn

34、lmlErlnml 12021nnlZln2-5-2 2-5-2 碱金属原子光谱碱金属原子光谱(4)(4) 量子力学回顾量子力学回顾(4)原子、电子状态符号原子、电子状态符号(2)(2) 电子电子角动量角动量: : 电子状态电子状态: :nl. 例如例如: 原子原子角动量角动量: : 单电子原子状态单电子原子状态: :nL 例如例如:0, 1, 2, 3, 4, 5, (1), , ,.nsp df ghl 1 ; 2 , 2 ; 3 , 3 , 3 ;sspspd 0,1, 2, 3, 4, 5,(1), ,LnS P D F G H1 ;2 , 2 ; 3 , 3 , 3 ;SSPSPD

35、2-5-2 2-5-2 碱金属原子光谱碱金属原子光谱(5)(5) 碱金属原子碱金属原子周期表中第一族周期表中第一族 Li, Na, K, Rb, Cs, Fr 最外层轨道只有一个电子最外层轨道只有一个电子. 称为称为价电子价电子 碱金属原子碱金属原子LiLi的光谱，的光谱，LiLi的光谱的光谱能级图能级图 LiLi的光谱的光谱LiLi的能级图的能级图定项定项：末态：末态2-5-2 2-5-2 碱金属原子光谱碱金属原子光谱(6)(6) 理解能级图（理解能级图（1 1）组合原理组合原理: : 波数波数表为表为光谱项光谱项之之差差( , )( , )T n lT n l 定项定项：末态：末态动项动项

36、：初态：初态( , )nlET n l hc 2-5-2 2-5-2 碱金属原子光谱碱金属原子光谱(7)(7) 理解能级图（理解能级图（2 2）能级图特征能级图特征 四组谱线：每一组初始位置不同四组谱线：每一组初始位置不同四套动项四套动项 三个终端三个终端三三套固定项套固定项 两个量子数：两个量子数：主量子数主量子数n, , 轨道角动量量子数轨道角动量量子数l 一条规则：能级跃迁的一条规则：能级跃迁的选择定则：选择定则：两能级两能级轨道轨道角动量量子数之差满足角动量量子数之差满足1l 2-5-2 2-5-2 碱金属原子光谱碱金属原子光谱(8)(8) 理解能级图（理解能级图（3 3）能级按能级按l 值分类值分类：同一列能级，：同一列能级，l 值相同值相同主线系：主线系：nP 2S锐线系：锐线系：nS 2P（第二辅第二辅线系线系） 漫线系：漫线系：nD 2P（第一辅第一辅线系线系） 基线系：基线系：nF 3D（柏格蔓线系柏格蔓线系）2-5-2 2-5-2 碱金属原子光谱碱金属原子光谱(9)(9) 碱金属原子能级与氢原子能级的差别碱金属原子能级与氢原子能级的差别(1)(1)氢原子氢原子波函数（状态波函数（状态):氢原子能级氢原子能级: :氢原