第十四章原子光谱与分子光谱 教学基本要求 理解氢原子光谱的实验规律及玻尔的氢原子理论。 二 了解四个量子数的物理意义，取值及作用。 三了解原子光谱和分子光谱。 四了解激光形成，特点及主要应用
一 理解氢原子光谱的实验规律及玻尔的氢原子理论。 二 了解四个量子数的物理意义,取值及作用。 教学基本要求 三 了解原子光谱和分子光谱。 四 了解激光形成,特点及主要应用。 第十四章 原子光谱与分子光谱
实验及氢原子的巴耳未线系照片 氢 全息干板 光阑 三棱镜 电管 (或光栅) 2~3kV 光源 364.6nmm 410.2mm434.1mmm 486.1mm 656.3mmm H。e Hs Hy Hs Ha
氢 放 电 管 2~3 kV 光阑 全息干板 三棱镜 （或光栅） 光 源 实验及氢原子的巴耳末线系照片
第一节 氢原子的玻尔理论 氢原子光谱的规律性 1885年瑞士数学家巴耳末发现氢原子光谱可见 光部分的规律 n 2=365.46 n2-22 nm, n=3,4,5,… 1890年瑞典物理学家里德伯给出氢原子光谱公式 波数o= ny=12,3,4,m,=”,+lm,+2,0,+3,… 里德伯常量R=1.0973731534×107m1
一 氢原子光谱的规律性 1885 年瑞士数学家巴耳末发现氢原子光谱可见 光部分的规律 nm, 3,4,5, 2 365.46 2 2 2 n n n 1890 年瑞典物理学家里德伯给出氢原子光谱公式 1,2,3,4,, f n ni nf 1,nf 2,nf 3, ) 1 1 ( 1 2 2 f i n n R 波数 里德伯常量 7 1 1.0973731534 10 m R 第一节 氢原子的玻尔理论
第一节 氢原子的玻尔理论 紫外 莱曼系 R ),n=23,… 1 可见光 巴尔末系σ n=3,4,… 1 帕邢系σ= n=4,5,… 1 布喇开系0 n=5,6,… 红外 普芬德系σ= 1-2 n=6,7,… 汉弗莱系o= =R( 。n=7,8…
莱曼系 ), 2,3, 1 1 1 ( 1 2 2 n n R 紫外 ), 3,4, 1 2 1 ( 1 2 2 n n R 可见光 巴尔末系 ), 4,5, 1 3 1 ( 1 2 2 n n R 帕邢系 ), 5,6, 1 4 1 ( 1 2 2 n n R 布喇开系 ), 6,7, 1 5 1 ( 1 2 2 n n R 普芬德系 ), 7,8, 1 6 1 ( 1 2 2 n n R 汉弗莱系 红外 第一节 氢原子的玻尔理论
第一节氢原子的玻尔理论 二玻尔的氢原子理论 (1)经典核模型的困难 根据经典电磁理论，电子绕 核作匀速圆周运动，作加速运动 的电子将不断向外辐射电磁波· ◆原子不断地向外辐射能量， 能量逐渐减小，电子绕核旋转的 频率也逐渐改变，发射光谱应是 连续谱 : ◆由于原子总能量减小，电子 将逐渐的接近原子核而后相遇， 原子不稳定
二 玻尔的氢原子理论 （1）经典核模型的困难 根据经典电磁理论，电子绕 核作匀速圆周运动，作加速运动 的电子将不断向外辐射电磁波 . v F r e e + 原子不断地向外辐射能量， 能量逐渐减小，电子绕核旋转的 频率也逐渐改变，发射光谱应是 连续谱； 由于原子总能量减小，电子 将逐渐的接近原子核而后相遇， 原子不稳定 . e + e 第一节 氢原子的玻尔理论
第一节氢原子的玻尔理论 (2) 玻尔的三个假设 假设一电子在原子中，可以在一些特定的轨道 上 运动而不辐射电磁波，这时原子处于稳定状态（定态) 并具有一定的能量. 假设二电子以速度)在半径为的圆周上绕核运 动时，只有电子的角动量L等于h/2元的整数倍的那些 轨道是稳定的 h 量子化条件L=mwr= 主量子数 n 2元 n=1,2,3,… 假设三~当原子从高能量E,的定态跃迁到低能量 的定态时，要发射频率为V的光子. 频率条件hV=E,-E
（2）玻尔的三个假设 假设一 电子在原子中，可以在一些特定的轨道上 运动而不辐射电磁波，这时原子处于稳定状态（定态）， 并具有一定的能量. 2π h 量子化条件 L mvr n h Ei E f 频率条件 假设二 电子以速度 在半径为 的圆周上绕核运 动时，只有电子的角动量 等于 的整数倍的那些 轨道是稳定的 . h 2π v r L 主量子数 n 1,2,3, 假设三 当原子从高能量 E i 的定态跃迁到低能量 Ef 的定态时，要发射频率为 的光子. 第一节 氢原子的玻尔理论
第一节氢原子的玻尔理论 氢原子能级公式 2 由牛顿定律 m 4π62 由假设2量子化条件nUnrn= n 2元 zen=n3(n=12,3) 0h2 n=1,玻尔半径h= Eoh2 =5.29×10-11m 2 元me o? 第n轨道电子总能量 En= 2 2 4元8o'm
2 1 2 2 2 0 π n r n me h rn (n 1,2,3,) 2π h 由假设 2 量子化条件 m v n rn n n n n r m r e 2 2 0 2 4π v 由牛顿定律 , 玻尔半径 5.29 10 m π 11 2 2 0 1 me h r n 1 氢原子能级公式 n n n n r e E m 0 2 2 2 4π 1 第 轨道电子总能量 v 第一节 氢原子的玻尔理论
第一节氢原子的玻尔理论 e 氢原子能级图 2 4元8o'n 自由态 E/eV me 1 E n 0 0 E 二 80h2n2 2 n 基态能量 激发态 n 0.85 -1.51 (n=1) n 2 3.4 me 88oh2 =-13.6eV(电离能) 激发态能量(n>1) En=E/n2 基态n=1 ----13.6
2 1 2 2 2 0 4 1 8 n E h n me En n n n r e E m 0 2 2 2 4π 1 v （电离能） 基态能量 2 2 0 4 1 8 h me E 13.6eV (n 1) 2 1 E E n n 激发态能量 (n 1) E / eV 氢原子能级图 基态 n 1 13.6 n 2 n 3 n 4 激 发 态 3.4 1.51 0.85 n 0 自 由 态 第一节 氢原子的玻尔理论
第一节氢原子的玻尔理论 玻尔理论对氢原子光谱的解释 4 me 1 En 8h2 2 hv=E:-E n 1 V me 6 元 e). n,>nj 4 me 1.097×107m-1≈R (里德伯常量) 8cgh'c n 二 ∞43 E。=0 氢原子能级跃迁 == 布拉开系 与光谱系 帕邢系 n 2 巴耳末系 E n=] 莱曼系
玻尔理论对氢原子光谱的解释 Ei Ef h i f f i n n h c n n me c ) , 1 1 ( 8 1 2 3 2 2 0 4 氢 原 子 能 级 跃 迁 与 光 谱 系 n 1 n 2 n 3 n 4 n E 0 E 莱曼系 巴耳末系 帕邢系 2 2 2 0 4 1 8 h n me En 布拉开系 7 1 1.097 10 m R （里德伯常量） h c me 2 3 0 4 8 第一节 氢原子的玻尔理论
第一节氢原子的玻尔理论 四氢原子玻尔理论的意义和困难 (1)正确地指出原子能级的存在（原子能量量子化）； (2)正确地指出定态和角动量量子化的概念； (3)正确的解释了氢原子及类氢离子光谱； (4)无法解释比氢原子更复杂的原子； (5)把微观粒子的运动视为有确定的轨道是不正确的； (6)是半经典半量子理论，存在逻辑上的缺点，即把 微观粒子看成是遵守经典力学的质点，同时，又 赋予它们量子化的特征
（1）正确地指出原子能级的存在（原子能量量子化）； （2）正确地指出定态和角动量量子化的概念； （3）正确的解释了氢原子及类氢离子光谱； 四 氢原子玻尔理论的意义和困难 （4）无法解释比氢原子更复杂的原子； （5）把微观粒子的运动视为有确定的轨道是不正确的； （6）是半经典半量子理论，存在逻辑上的缺点，即把 微观粒子看成是遵守经典力学的质点，同时，又 赋予它们量子化的特征 . 第一节 氢原子的玻尔理论