氢原子光谱及玻尔理论学习教案.pptx

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1、会计学1氢原子光谱氢原子光谱(gungp)及玻尔理论及玻尔理论第一页，共21页。（二）光谱仪光谱仪：能将混合光按不同(b tn)波长成分展开成光谱的仪器。光谱仪的组成(z chn)：光源、分光器、记录仪，若装有照相设备，则称为摄谱仪。不同(b tn)波长的光线会聚在屏上的不同(b tn)位置，因此谱线的位置就严格地与波长的长短相对应。第1页/共21页第二页，共21页。（三）光谱（三）光谱（三）光谱（三）光谱(gungp(gungp)的类的类的类的类别别别别n n按波长分：红外光谱按波长分：红外光谱(gungp(gungp)、可见光谱、可见光谱(gungp(gungp)、紫外光谱、紫外光谱(gu

2、ngp(gungp)n n按产生分：原子光谱按产生分：原子光谱(gungp(gungp)、分子光谱、分子光谱(gungp(gungp)；n n按形状分：线状光谱按形状分：线状光谱(gungp(gungp)、带状光谱、带状光谱(gungp(gungp)和连续光谱和连续光谱(gungp(gungp)第2页/共21页第三页，共21页。2.2 2.2 氢原子的光谱和原子光谱的一般氢原子的光谱和原子光谱的一般氢原子的光谱和原子光谱的一般氢原子的光谱和原子光谱的一般(ybn)(ybn)情情情情况况况况一 氢原子光谱产生与特点1 产生 氢气放电2 特点 可见光,紫外光,有规律A 谱线的间隔和强度(qingd

3、)都向着短波方向递减B 有4条主要线第3页/共21页第四页，共21页。（二）巴耳末经验（二）巴耳末经验（二）巴耳末经验（二）巴耳末经验(jngyn)(jngyn)公式公式公式公式 1.1.第4页/共21页第五页，共21页。n n波长波长(bchng)(bchng)遵守巴耳末公式的这一系列谱线称为巴遵守巴耳末公式的这一系列谱线称为巴耳末线系耳末线系 n n波长波长(bchng)(bchng)间隔沿短波方向递减间隔沿短波方向递减 n n谱线系的系限，谱线系中最短的波长谱线系的系限，谱线系中最短的波长(bchng)(bchng)称为(chn wi)波数，称为(chn wi)里德堡(伯)常数称为线系限

4、波数2.第5页/共21页第六页，共21页。氢原子光谱氢原子光谱氢原子光谱氢原子光谱(gungp(gungp)的其他的其他的其他的其他谱线系谱线系谱线系谱线系a赖曼系b.巴耳末系 c 帕形系 d布喇开系 e普丰特(fn t)系 第6页/共21页第七页，共21页。4.4.里德伯公式里德伯公式里德伯公式里德伯公式(gngsh)(gngsh)里德伯公式总结了氢原子各谱线系的基本规律，准确地表述了氢原子所有光谱线系，它深刻地反映了氢原子内在(nizi)的规律性。氢原子发射的任何一条谱线的波数都可以表示成两项之差，即：其中，每一项都是正整数的函数，并且两项的形式(xngsh)一样。我们用T来表示这些项，称

5、为光谱项，则有由上式可见，氢原子光谱的任何一条谱线，都可以表示成两个光谱项之差。第7页/共21页第八页，共21页。综上所述，氢原子光谱(gungp)有如下规律：（1）谱线的波数由两个光谱项之差决定：（2）当m保持(boch)定值，n取大于m的正整数时，可给出同一光谱系的各条谱线的波数。（3）改变(gibin)m数值，可给出不同的光谱线系。以后将会看到，这三条规律对所有原子光谱都适用，所不同的只是各原子的光谱项的具体形式各有不同而已。第8页/共21页第九页，共21页。.3 .3 玻尔模型玻尔模型玻尔模型玻尔模型(mxng)(mxng)（一）电子(dinz)在库仑场中的运动 原子中的电子绕核运动时

6、，只能在某些特定的允许轨道上转动，但不辐射电磁能量，因此(ync)原子处于这些状态时是稳定的，运动方程：原子的能量：电子轨道运动的频率：最大能量为0，而且 大，大。第9页/共21页第十页，共21页。有加速度a向外辐射能量(nngling),且辐射频率 原子(yunz)大小 m,光谱是线状光谱原子(yunz)大小 m m，光谱为连续谱2.存在的实验事实3.经典力学的结论二经典理论的困难1.经典电动力学原理第10页/共21页第十一页，共21页。三三三三.玻尔氢原子理论玻尔氢原子理论玻尔氢原子理论玻尔氢原子理论(l(l ln)ln)1.理论(lln)提出的背景 a.原子大小 m,电子(dinz)在

7、m数量级的半径上作稳定轨道运动b.是线状光谱c.普朗克分析黑体辐射时得出,光的能量是一个单元的整倍数,一个单元是 .推测:H原子:左边是能量,右边两项必为能量之差,而且应为辐射前后能量之差.第11页/共21页第十二页，共21页。仍采用仍采用仍采用仍采用(c(c iyng)Eiyng)E为负为负为负为负值值值值,则则则则:结论(jiln):原子能量只能具有(jyu)一系列的一定数值,分隔,不能连续变化。又：说明轨道是分隔的,不连续变化 有第12页/共21页第十三页，共21页。结论:从实验事实推知:.氢原子中的电子只能在一定(ydng)大小的，彼此分隔的一系列轨道上运动;电子在这样的轨道时,原子具

8、有一定(ydng)的能量.电子从大轨道运动跃迁到小轨道上运动，原子能量就从大变小，多余的能量就放出成为一个光子的能量。注:E和r中还有一个实验值R，因而是半经验公式,不是理论公式第13页/共21页第十四页，共21页。2.玻尔氢原子理论(lln)：a.H原子中能够实现的电子(dinz)轨道满足下列条件 n=1,2,3,4,一周路程 动量(dngling)=周角位移 角动量(dngling)=普朗克常数的整数倍b n=1,2,3,4,第14页/共21页第十五页，共21页。令:得到(d do)轨道(gudo)是量子化的 对于(duy)H,Z=1,可能的轨道半径r=,4 ,9 ,16 ,是氢原子的最小

9、半径 c.能量结论:1.H原子轨道是量子化的，角动量是量子化的 2.在一定轨道上能量不变,不连续变化,能量量子化的第15页/共21页第十六页，共21页。（四）氢原子的能级（四）氢原子的能级（四）氢原子的能级（四）氢原子的能级(nngj)(nngj)、光谱、光谱、光谱、光谱与前面(qin mian)进行比较,R为里德堡常数,其值为:R与前面给出的 几乎(jh)一致,可以看到玻尔理论对H原子解释的正确性.但还是有点差别,差别原因在后面说明。2.光谱项 1.令:第16页/共21页第十七页，共21页。3.3.氢原子的轨道氢原子的轨道氢原子的轨道氢原子的轨道(gu(gu do)do)和能级和能级和能级和

10、能级即轨道(gudo)半径是量子化的,能量是量子化的.第17页/共21页第十八页，共21页。4.4.谱线系的产生谱线系的产生谱线系的产生谱线系的产生(ch(ch nshng).nshng).电电电电子跃迁产生子跃迁产生子跃迁产生子跃迁产生(ch(ch nshng)nshng)说明(1)相邻轨道的间隔随n增加而增加,而能量间隔随n增加而减少(2)可能的轨道,可能的能量,实验观测是大量原子(3)谱线间隔向着短波方向递减(djin)达到系限.第18页/共21页第十九页，共21页。五五五五.非量子化状态非量子化状态非量子化状态非量子化状态(zhungti)(zhungti)与与与与连续光谱连续光谱连续光谱连续光谱a.前面(qin mian):当有问题(wnt):E可以大于零,若 时,而 会产生什么样的情况.结果：另外在线状外还连续谱.b.能量守恒:此能量可以是任何正值，不是量子化的。第19页/共21页第二十页，共21页。c.c.电子电子电子电子(dinz(dinz)从非量子化轨道到量子化轨从非量子化轨道到量子化轨从非量子化轨道到量子化轨从非量子化轨道到量子化轨道道道道=从系限增加(zngji)系限能量 因而(yn r)在线状谱外存在连续谱，连续带从谱系限起向短波延伸六.玻尔理论中的普遍规律1.定态 态态之间的跃迁2.态间跃迁吸收、放出能量第20页/共21页第二十一页，共21页。