原子的能级和辐射课件.ppt

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1、光谱光谱仪光谱知识是电磁辐射的波长成分和强度分布的记录，有时只是波长成分的记录。是研究原子结构的重要途径之一。第二章原子的能级和辐射获得或观察光谱的仪器1棱镜摄谱仪2棱镜光谱仪示意图狭缝棱镜屏红蓝12光源准直仪接受装置（照相底片或显微镜）色散装置（棱镜或光栅）12光谱种类连续光谱线状光谱带状光谱炽热的固体或液体发出，具有各种波长成分。气态原子发出，只有某些波长，光谱由一条条清晰明亮的线组成。气体分子发出，谱线分段密集，形成一个个带。4连续光谱线状光谱太阳光谱钠的吸收光谱NaHHgCu5APPLIEDPHYSICS6二十世纪初，已经积累了关于原子光谱的大量实验研究。而且发

2、现不同的元素具有特定的光谱，所以，有些物理学家尝试通过光谱特点来研究原子结构。本章的主要内容就是通过对原子光谱的研究得出原子结构及其物理特性的量子化特点。首先通过玻尔（Bohr）对氢原子光谱的分析及量子化条件的引用，得出了关于氢原子结构的量子化特点—Bohr理论，并进一步利用该理论分析了类氢体系的光谱，接下来对量子化的普适性进行了研究并对理论进行了扩展，最终揭示出微观粒子结构和运动的一般特点—量子化。APPLIEDPHYSICS7§2.1光谱以及氢原子光谱一、光谱1、定义光谱是对某种电磁辐射的波长成分和强度分布的记录。2、光谱仪把电磁辐射按波长展开并记录下来的仪器。3、光谱类别

3、（1）线状光谱（原子光谱）（2）带状光谱（分子光谱）（3）连续光谱（热辐射）A即由此得来。。红蓝紫6562.8Å4340.5Å4861.3Å氢原子的可见光光谱：。‥1853年瑞典人埃格斯特朗（A.J.Angstrom）测得氢可见光光谱的红线，到1885年，观测到的氢原子光谱线已有14条。二、氢原子光谱APPLIEDPHYSICS91885年，已发现氢光谱线14条。1、巴耳末（Balmer）公式Balmer发现，在可见光区氢光谱谱线的波长有如下关系：B=364.56nm。该式称巴耳末公式，该组谱线称巴耳末系。氢光谱除了可见光区的Balmer系之外，还有很多谱线，这些谱线也都可以用

4、一个简单的公式表示。波数ṽ可表示为RH称为里德伯Rydberg常数APPLIEDPHYSICS102、其它线系赖曼（Lyman）系：帕邢（Paschen）系：布喇开（Brackett）系：普丰特（Pfund）系：这一公式是由里德伯给出的，RH称Rydberg常数。T(n)称光谱项。3、氢原子光谱的一般规律(1)光谱为线状,谱线有确定位置(2)谱线波长可由一公式表示(3)谱线波数为二光谱项之差APPLIEDPHYSICS11三、经典理论对氢原子光谱的解释1、电子的运动据Rutherford模型，电子绕原子核运动，有电子轨道运动频率电子势能电子(原子)总能量2、经典理论对光谱的解

5、释（1）原子如连续辐射，则能量逐渐降低，电子轨道半径就要逐渐缩小，最后原子会变成原子核大小，这与事实不符；（2）按电动力学，原子发光频率应等于电子运动频率，原子辐射时，电子轨道半径连续缩小，发光频率连续增大，而实际上光谱却是线状，理论与实际不符。经典理论不能正确解释原子问题。APPLIEDPHYSICS12§2.2经典理论的困难和光的波粒二象性但是在进入20世纪以后，经典理论在解释一些新的实验结果时遇到了严重的困难，主要有：（1）黑体辐射问题；（2）光电效应；（3）氢原子光谱。为了解决这些问题，提出了许多新的观念，从而导致物理学的基础理论发生了重大变化，产生了量子理论。19世纪

6、末，物理学理论在当时看来已经发展到相当完善的阶段。主要表现在以下几个方面：(1)应用牛顿方程成功的讨论了从天体到地上各种尺度的力学客体的运动。(2)热力学和统计物理在解决热现象时很成功。(3)光的波动性在1803年由杨的衍射实验有力揭示出来，麦克斯韦提出的麦克斯韦方程组反映了电磁现象的一般规律。于是，当时很多物理学家认为，物理学的理论大厦已经建成，以后所要做的就是将其应用于实际问题罢了。APPLIEDPHYSICS13一、黑体辐射问题物体是由分子组成的，分子是由带电粒子组成的，所以当分子热运动时将有电磁辐射发出。在任何温度下，分子都具有无规则的热运动，热运动的剧烈程度决定了温度

7、，辐射的强弱与温度有关，又称为热辐射。其显著的特征是，辐射谱是连续的，即含有各种波长的电磁波成份。物体除因热运动向外辐射电磁波外，还具有吸收和反射电磁波的本领。热平衡时，物体辐射出去的能量等于它所吸收的能量，物体保持确定温度T。物体的吸收能力越强，辐射能力也越强。吸收比(吸收的电磁能量与入射的电磁能量之比)为1的物体(全吸收不反射，但仍有辐射)，称为黑体。黑体也是最好的辐射体，研究黑体的辐射对所有的辐射过程都具有重要的意义。APPLIEDPHYSICS14实验发现：能量密度(104cm)0