氢原子光谱的的实验规律.ppt

一. 氢原子光谱的的实验规律,原子发光是重要的原子现象之一， 光谱学的数据对物质结构的研究具有重要意义。,氢原子谱线的波长可以用下列经验公式表示：,里德伯常量,波数,§16.4 氢原子光谱 波尔的氢原子理论,赖曼系，紫外区,巴尔末系，可见光区,帕邢系，红外区,布拉开系，红外区,普丰德系，红外区,哈弗莱系，红外区,其他元素的光谱也有类似的规律性。,原子光谱线系的规律性深刻地反映了原子内部的规律性,氢原子光谱,二. 玻尔的氢原子理论,（1）定态假设 原子系统只能处在一系列不连续的能量状态，在这些状态中，电子虽然作加速运动，但并不辐射电磁波，这些状态称为原子的稳定状态（简称定态），相应的能量分别为 。,（2）频率条件 当原子从一个能量为 的定态跃迁到另一能量为 的定态时，就要发射或吸收一个频率为 的光子。,玻尔辐射频率公式,玻 尔,（3）量子化条件 在电子绕核作圆周运动中， 其稳定状态必须满足电子的角动量 等于 的整数倍的条件。,角动量量子化条件,为量子数,三. 氢原子轨道半径和能量的计算,根据电子绕核作圆周运动的模型及角动量量子化条件可以计算出氢原子处于各定态时的电子轨道半径。,玻尔 半径,电子处在半径为 的轨道上运动时，可以计算出氢原子系统的能量 为,能量是量子化的。,基态能级；,的各稳定态称为受激态；,时,能级趋于连续。,玻尔的氢原子理论,氢原子的能级图,赖曼系,巴耳末系,帕邢系,玻尔的氢原子理论,根据氢原子的能级及玻尔假设，可以得到氢原子光谱的波数公式,与氢原子光谱经验公式是一致的。,R 理论值与实验值符合得很好。,玻尔的创造性工作对量子力学的建立有着深远的影响。,玻尔的氢原子理论,所以,例题18-6 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 能级,因为n只能取整数,所以氢原子最高能激发到 n=3 的能级,当然也能激发到 n=2 的能级.于是能产生 3 条谱线。,此能级的能量为：,4. 玻尔理论的缺陷,量子理论：具有确定能量的原子不辐射电磁波；仅当电子在不同的“轨道”跃迁或者说在不同的能级间跃迁时才辐射。频率满足,n 主量子数,n =1 基态,6 5 4 3 2,第一激发态,1、能量量子化,-13.6 eV,电离一个基态氢原子需要 13.6 eV 能量； 电离一个第一激发态氢原子需要 3.4 eV 能量。,四、量子理论,例题：氢原子光谱的巴耳末系中波长最大的谱线 1，其次为 2，求比值 1/ 2 .,解：,例题：处于第三激发态的氢原子，可能发出的光谱线有多少条？其中可见光谱线几条？,解：第三激发态 n = 4,六条谱线,喇曼系3条 紫外线,巴耳末系2条 可见光,帕邢系1条 红外线,2、角动量量子化,具有确定能量的电子角动量可有若干，角动量 大小,s p d,角量子数 l = 0、1、2n-1,l 决定角动量大小。,Enn,n个,例：第二激发态的电子 n=3 对应角量子数 l =,0 1 2, 3s L = 0,3p L=,3dL=,3、角动量取向量子化,具有确定角动量的电子，角动量方向可有若干，L 在任意一轴上（如：沿磁场方向）投影LZ,磁量子数 m = 0、±1、±2 ±l 决定角动量方向。对应一l可能有 2 l + 1 个不同取向。,m=0LZ = 0,例：,m=1LZ = ,m=2LZ = ,m=-1LZ= ,m=2LZ= ,