2022-2023学年高二物理竞赛课件：氢原子光谱 波尔的氢原子理论

氢原子光谱 波尔的氢原子理论 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 *一、氢原子光谱的规律性 氢原子光谱 波尔的氢原子理论 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 2 巴耳末系 赖曼系 0.8 0.6 0.4 0.2 波长 m m 可 见 光 紫 外 线 布喇开系 帕邢系 m m 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 红 外 线 普芳德系 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 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 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 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E1、E2、E3、……。 2、频率条件 当原子从一个能量为En的定态跃迁到另一能量为Ek的定态时，就要发射或吸收一个频率为vkn的光子。 玻尔频率公式 二、玻尔的氢原子理论 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 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L等于 的整数倍的条件。 -------量子数 角动量量子化 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 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。 三、氢原子轨道半径和能量的计算 玻尔半径 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 电子处在半径为 rn 的轨道上运动时，可以计算出氢原子系统的能量 En 为 能量是量子化的 时 能级趋于连续。 基态能级； 的各稳定态称为受激态； 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 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影响。 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 玻尔理论仍然以经典理论为基础，定态假设 又和经典理论相抵触。 ● 量子化条件的引进没有适当的理论解释。 ● 对谱线的强度、宽度、偏振等无法处理。 ● 四、玻尔理论的缺陷 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 所以 例题13-6 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 把 代入上式得 到第n个能级，此能级的能量为 ,所以 取3 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 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。于是能产生三条谱线。 上页 下页 返回 退出 上页 下页 返回 退出 $