氢原子光谱的实验规律

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1、一、氢原子光谱的实验规律§8-1氢原子光谱玻尔的氢原子理论6563A4861A4341A4102A3646A物理系从守民1885年瑞士的巴耳末用经验公式表示出氢原子的前四条可见光谱：用波数(波长的倒数)表示：----巴耳末公式物理系从守民1889年瑞典物理学家里德伯提出一个普遍方程R=1.096776107m-1----里德伯公式----里德伯常量的整数不同的k对应不同的谱系；当k一定时，每一n值对应于一条谱线物理系从守民k=1,n=2,3,…莱曼系,紫外区k=2,n=3,4,…巴尔末系k=3,n=4,5,…帕邢系,红外区k=4,n=5,6

2、,…布拉开系,红外区k=5,n=6,7,…普芳德系，红外区k=6,n=7,8,…哈菲莱系,红外区物理系从守民1890年里德伯,里兹等人发现碱金属原子光谱有类似的规律里兹并合原理反映了原子的内在规律----里兹并合原理物理系从守民二、玻尔的氢原子理论1897年英国物理学家汤姆逊通过阴极射线实验发现了电子1904年汤姆逊提出原子的“嵌梅布丁”模型：每个电子分布在正电荷组成的球中，并绕平衡位置震荡物理系从守民1907年卢瑟福等人通过粒子对原子核的散射实验否定了汤姆逊模型离中心越近散射角越大卢瑟福：“这几乎就如你用15英寸炮弹射向一张手纸，结果它反

3、回来击中了你一样不可思议”物理系从守民1911年卢瑟福提出原子核模型：原子是由带正电的原子核和核外作轨道运动的电子组成物理系从守民1.经典物理的困难原子的稳定性：电子绕核转动具有加速度发射电磁波能量减少作螺旋运动落入原子核不稳定原子光谱的分立性：发射电磁波的频率等于电子绕核转动的频率电子作螺旋运动的频率连续变化光谱为连续光谱。物理系从守民2.玻尔理论的基本假设1913年丹麦物理学家玻尔在卢瑟福核模型基础上，结合普朗克量子假设和原子光谱的分立性，提出假设：定态假设：原子系统只能处在一系列具有不连续能量的稳定状态(定态)。定态时核外

4、电子在一定的轨道上作圆周运动，但不发射电磁波物理系从守民频率条件:当原子从一个能量为En的定态跃迁到另一个能量为Ek的定态时，就要发射或吸收一个频率为kn的光子En>Ek---发射光子En

5、时：----玻尔半径(2)能量氢原子的能量等于电势能和电子的动能之和物理系从守民由有----量子化量子化的能量称为能级物理系从守民----基态能级讨论：时：此时能量最低，原子最稳定时：激发态能级时：此时能级趋于连续，原子趋于电离，即基态氢原子的电离能为13.6eV电离状态时，E>0，并可连续变化物理系从守民电子轨道能级基态激发态物理系从守民-13.6-3.39-1.510En/eV-0.85物理系从守民4.里德伯公式的推导氢原子从高能级En跃迁到低能级Ek时，氢原子的发光频率为波数为物理系从守民其中----与实验结果符合得很好5.玻尔理

6、论的缺陷以经典理论为基础，其定态时不发出辐射的假设又与经典理论相抵触量子化条件没有适当的理论解释玻尔理论只能求出谱线频率，对强度宽度和偏振等都无法处理物理系从守民一、光与原子的相互作用1.粒子数按能级的分布2③.辐射能量交换的三种方式①受激吸收②自发辐射③受激辐射§8-2激光的基本原理物理系从守民两个光子频率相同，方向同，振向同，位向④光放大与光吸收二、激光的产生1.粒子数反转三能级系统E3自发辐射抽运E2（亚稳态）n2>n1反转E1物理系从守民四能级系统抽快慢快n2>n1反转2.谐振腔：选择共振波长提高单色性E4E3E2E1物理系从守民

7、一、激光的特点1.高亮度2.方向性好3.单色性好4.相干性好二、激光器的种类1.气体—He-Ne激光器2.固体—红宝石3.液体—染料激光器全反镜工作物质部分反射镜输出§8-3激光的特点和应用物理系从守民三、激光的应用1.激光测距：激光雷达和激光准直2.激光用于农业3.激光用在加工领域4.激光用语医疗领域5.激光通信6.激光与能源7.全息照相8.激光舞台与激光唱片9.激光在物理基础研究方面的应用物理系从守民§9.3全息照相一般照相记录的是被照物反射到底片的强度—振幅信息，洗出相片是二维平面图，没有立体感，因为没记录被照物的位相信息。一、定义能记

8、录被照物各点的发射光的振幅和位相的全息信息—称全息照相二、基本原理首先将景物的特定波面记录下来，在一步就是在观察时将原来的特定波面显现出来。将一束激光照射到物体上，