203第二章3原子的量子态光谱.ppt

* 原子物理学 A S L1 P L2 B M N L3 分光镜由平行光管A、三棱镜P和望远镜筒B组成。平行光管A的前方有一个宽度可以调节的狭缝S。从狭缝射入的光线经透镜L1折射后，变成平行光线射到三棱镜P上。不同频率的光经过三棱镜沿不同的折射方向射出，并在透镜L2后方的平面MN上分别会聚成不同颜色的像（谱线）。通过望远镜B的目镜L3，就看到了放大的光谱像。 一、分光镜的构造原理： 光 谱 发射光谱 定义：由发光体直接产生的光谱 连续光谱 ｛ 产生条件：炽热的固体、液体和高压气体发 光形成的 光谱的形式：连续分布，一切波长的光都有 线状光谱 ｛ （原子光谱） 产生条件：稀薄气体发光形成的光谱 光谱形式：一些不连续的明线组成，不同元素的明线光谱不同（又叫特征光谱） 吸收光谱 定义：连续光谱中某些波长的光被物质吸收后产生的光谱 产生条件：炽热的白光通过温度较白光低的气体后，再色散形成的 光谱形式：用分光镜观察时，见到连续光谱背景上出现一些暗线（与特征谱线相对应） 一、各种光谱的特点及成因： 光谱的宽度：半高宽 吸收光谱 辐射光谱 氢原子光谱的研究 爱因斯坦1905年提出光量子的概念后，不受名人重视，甚至到1913年德国最著名的四位物理学家(包括普朗克)还把爱因斯坦的光量子概念说成是“迷失了方向”。可是，当时年仅28岁的玻尔，却创造性地把量子概念用到了当时人们持怀疑的卢瑟福原子结构模型，解释了近30年的光谱之谜。 记录氢原子光谱原理示意图 氢放电管 2~3 kV 光阑 全息干板 三棱镜 （或光栅） 光 源 棱镜摄谱仪 光栅摄谱仪 氢原子光谱： 364.6 410.2 434.1 486.1 656.3 单位nm 氢光谱的里德伯常量 (3) k = 2 (n = 3, 4, 5, … ) 谱线系 —— 赖曼系 （1908年） (2)谱线的波数可表示为 k= 1 (n = 2, 3, 4, … ) 谱线系 —— 巴耳末系（1880年） (1) 分立线状光谱 氢原子的巴耳末线系照片 为什么光谱会是分立的呢？ 里德伯 - 里兹并合原则 (1896年) 卢瑟福原子的有核模型 （1911年） 普朗克量子假设 （1900年） 玻尔氢原子理论 (1913年） 2. 跃迁假设 玻尔氢原子理论 1. 定态假设 原子从一个定态跃迁到另一定态，会发射或吸收一个光子，频率 稳定状态 这些定态的能量不连续 不辐射电磁波 电子作圆周运动 v r 向心力是库仑力 由上两式得, 第 n 个定态的轨道半径为 3. 角动量量子化假设 轨道角动量 约化普朗克常数 4. 氢原子轨道半径和能量的计算 1）半径