原子物理學(xué)2 1

1、光譜及其分類光譜及其分類 光譜光譜(spectrum)是是電磁輻射電磁輻射波長成分波長成分和強(qiáng)度分布的記錄和強(qiáng)度分布的記錄 光譜儀光譜儀 按光譜形狀分類按光譜形狀分類 連續(xù)光譜連續(xù)光譜 固體熱輻射固體熱輻射 原子發(fā)光原子發(fā)光 線光譜線光譜 帶光譜帶光譜 按光譜機(jī)制分類按光譜機(jī)制分類 分子發(fā)光分子發(fā)光 發(fā)射光譜發(fā)射光譜 樣品光源樣品光源 分光器分光器 記錄儀記錄儀 I?I吸收光譜吸收光譜 連續(xù)光源連續(xù)光源 樣品樣品 分光器分光器 記錄儀記錄儀 ?光譜由物質(zhì)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)決定，包含內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息，光譜由物質(zhì)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)決定，包含內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息， 是研究原子結(jié)構(gòu)的重要途徑之一是研究原子結(jié)構(gòu)的重要途徑之一 氫原子的

2、吸收光譜和發(fā)射光譜氫原子的吸收光譜和發(fā)射光譜 氫原子光譜氫原子光譜(Balmer譜系譜系) 1885年年 已觀察已觀察到到14條譜線條譜線 ?(?)H?H?H?H?6562.84861.34340.54101.7H5 3970.1Balmer經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式 n?B2n?42n?3,4,5,B?3645.6?H?3645.61896年年 Rydberg經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式 1?11?波數(shù)波數(shù) ?RH?2?2?2n?n?3,4,5,RH?4 B?1.0967758?10 m7?1?11?v?RH?2?2? n? 2 ， 3 ， 4?1916年年 賴曼賴曼(Lyman)系系(紫外區(qū)紫外區(qū)) ?1n?1

3、1? 4 ， 5?1885年年 巴耳末巴耳末(Balmer)系系(可見光區(qū)可見光區(qū)) v?RH?2?2? n? 3 ，?2n?11?1908年年 帕邢帕邢(Paschen)系系(近紅外區(qū)近紅外區(qū)) v?RH?2?2? n? 4 ， 5 ， 6?3n?1?11922年年 布喇開布喇開(Brackett)系系(紅外區(qū)紅外區(qū)) v?RH?2?2? n? 5 ， 6 ， 7?4n?11? 7 ， 8?1924年年 普豐特普豐特(Pfund)系系(遠(yuǎn)紅外區(qū)遠(yuǎn)紅外區(qū)) v?RH?2?2? n? 6 ，?5n?當(dāng)當(dāng)n時(shí)，給出了該線系中線系限的波數(shù)，為時(shí)，給出了該線系中線系限的波數(shù)，為RH/4 ?Tm?TnT

4、n?RH/n2光譜項(xiàng)光譜項(xiàng) 原子光譜特點(diǎn)：原子光譜特點(diǎn)： 分立線光譜，譜線間有一定的關(guān)分立線光譜，譜線間有一定的關(guān)系，波數(shù)可表示為兩光譜項(xiàng)之差系，波數(shù)可表示為兩光譜項(xiàng)之差 瑞士巴塞爾瑞士巴塞爾 女子中學(xué)數(shù)學(xué)教師女子中學(xué)數(shù)學(xué)教師 Johann Jakob Balmer 1825 - 1898 Johannes Robert Rydberg 1854 - 1919 Johann Balmer is best remembered for his work on spectral series and his formula for the wavelengths of the spectral l

5、ines of the hydrogen atom. 原子的行星模型原子的行星模型 冥王星冥王星 Relative scale model of an atom and the solar system 原子行星模型的困難原子行星模型的困難 me?mp22rveme?2r4?0r221e1e2? E?mev? ?24?0r2 4?0rvef?2?r2?134?0mer能量與軌道半徑能量與軌道半徑有關(guān)，對于有關(guān)，對于r值，值，沒有任何限制沒有任何限制 原子穩(wěn)定性困難原子穩(wěn)定性困難 電子加速運(yùn)動(dòng)輻射電磁波，能量不斷損失，電子回轉(zhuǎn)半徑電子加速運(yùn)動(dòng)輻射電磁波，能量不斷損失，電子回轉(zhuǎn)半徑不斷減小，最后落

6、入核內(nèi)，原子塌縮不斷減小，最后落入核內(nèi)，原子塌縮 原子發(fā)射的應(yīng)該是連續(xù)光譜原子發(fā)射的應(yīng)該是連續(xù)光譜 玻爾玻爾( (N.Bohr) )理論理論( (1913年年) ) 玻爾基于盧瑟福核式原子模型、原子光譜的實(shí)驗(yàn)玻爾基于盧瑟福核式原子模型、原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律以及普朗克的量子化的概念，提出了新的理規(guī)律以及普朗克的量子化的概念，提出了新的理論，成功地解釋了氫原子光譜的產(chǎn)生，論，成功地解釋了氫原子光譜的產(chǎn)生， 玻爾理論玻爾理論還可以準(zhǔn)確地推出巴爾末公式，并能算出里德伯還可以準(zhǔn)確地推出巴爾末公式，并能算出里德伯常數(shù)的理論值。常數(shù)的理論值。 玻爾理論不能應(yīng)用于復(fù)雜一些的原子，如玻爾理論不能應(yīng)用于復(fù)雜一些的原子，如 He的原的原子光譜的解釋。這說明玻爾理論還很粗略，子光譜