原子光谱的实验规律.ppt

原子具有线状光谱；原子具有线状光谱；22-2 原子光谱的实验规律原子光谱的实验规律谱线的波数由两个谱项的差值决定；谱线的波数由两个谱项的差值决定；第一个谱项的变量决定不同的谱系，第二个谱项的变量第一个谱项的变量决定不同的谱系，第二个谱项的变量决定同一谱系中的不同谱线。决定同一谱系中的不同谱线。二、卢瑟福的原子的核型结构（二、卢瑟福的原子的核型结构（1911年）年）1911年，卢瑟福在年，卢瑟福在 粒子散射粒子散射实验的基础上提出了原子的核实验的基础上提出了原子的核型结构：原子中的全部正电荷型结构：原子中的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子和几乎全部质量都集中在原子中央一个很小的体积内，称为中央一个很小的体积内，称为原子核，原子中的电子在核的原子核，原子中的电子在核的周围绕核转动。周围绕核转动。按照经典电磁理论，原子核型结构与原子光谱的实验规律按照经典电磁理论，原子核型结构与原子光谱的实验规律之间存在矛盾：之间存在矛盾：原子光谱应是连续的；原子光谱应是连续的；电子辐射电磁波，能量会逐渐减少，最后电子会落到原电子辐射电磁波，能量会逐渐减少，最后电子会落到原子核上，核型结构不稳定。子核上，核型结构不稳定。三、原子结构的玻尔理论（三、原子结构的玻尔理论（1913年）年）1.三个基本假设三个基本假设定态假设定态假设：能量状态不连续，电子只能在相应轨道上：能量状态不连续，电子只能在相应轨道上运动，不辐射能量，这些状态称为原子的运动，不辐射能量，这些状态称为原子的定态定态；频率公式频率公式：原子由一个定态到另一个定态，吸收或发出：原子由一个定态到另一个定态，吸收或发出单色辐射，其频率单色辐射，其频率量子化条件量子化条件：电子轨道运动动量矩电子轨道运动动量矩2.氢原子轨道半径和能量的计算氢原子轨道半径和能量的计算将动量矩的量子化条件将动量矩的量子化条件 带入上式，得带入上式，得根据库仑定律和牛顿定律根据库仑定律和牛顿定律将将n=1带入上式，得核外电子的最小轨道半径带入上式，得核外电子的最小轨道半径电子轨道半径电子轨道半径以电子在无穷远处的静电势能为零，则氢原子系统的能量以电子在无穷远处的静电势能为零，则氢原子系统的能量将将n=1带入上式，得氢原子的最低能级带入上式，得氢原子的最低能级氢原子的能级公式氢原子的能级公式能级能级基态能级基态能级3.里德伯恒量的计算里德伯恒量的计算将能级公式将能级公式En和和E2带入玻尔频率公式带入玻尔频率公式 中，中，与里德伯公式与里德伯公式 比较，比较，得里德伯常数的理论值得里德伯常数的理论值与实验值与实验值 很吻合。很吻合。126534赖曼系赖曼系巴耳末系巴耳末系帕邢系帕邢系布喇开系布喇开系En=hcR/n2 hcR/25=-0.544eV hcR/16=-0.85eV hcR/9=-1.51eV hcR/4=-3.39eV hcR=-13.6eVT=R/n2109677cm-12741cm-112186cm-16855cm-14387cm-1氢原子能级图氢原子能级图1.玻尔理论的进步性玻尔理论的进步性成功地解释成功地解释了原子的稳定性原子的稳定性、大小以及氢原子和一价大小以及氢原子和一价类氢离子（类氢离子（He+、Li2+、Be3+等）等）光谱的规律性；光谱的规律性；提出了对应原理，即当量子数提出了对应原理，即当量子数n趋于无限大时，量子理趋于无限大时，量子理论得出的结果与经典理论的结果相一致。论得出的结果与经典理论的结果相一致。四、玻尔理论的进步性与局限性四、玻尔理论的进步性与局限性2.玻尔理论的局限性玻尔理论的局限性玻尔理论无法解释复杂碱金属光谱、光谱的精细结构、玻尔理论无法解释复杂碱金属光谱、光谱的精细结构、塞曼效应等实验事实。塞曼效应等实验事实。3.玻尔理论的改进玻尔理论的改进索末菲、威尔逊各自独立对玻尔理论进行了改进，考虑索末菲、威尔逊各自独立对玻尔理论进行了改进，考虑了椭圆轨道、相对论效应、磁场中轨道平面的取向，提了椭圆轨道、相对论效应、磁场中轨道平面的取向，提出更一般的量子化条件，对上述现象作出了初步解释。出更一般的量子化条件，对上述现象作出了初步解释。例例1.证明当证明当n很大时，氢原子中的电子从很大时，氢原子中的电子从n态跃迁到态跃迁到n-1态态所发射的谱线频率，等于电子在所发射的谱线频率，等于电子在n态轨道上绕转的频率。态轨道上绕转的频率。作业：作业：21-9，12，22-6，9玻尔玻尔-索末菲理论是经典与量子的混合物，它一方面保留索末菲理论是经典与量子的混合物，它一方面保留了经典的确定性轨道，另一方面又假定量子化条件来限制了经典的确定性轨道，另一方面又假定量子化条件来限制电子的运动，但对这些条件却提不出适当的理论解释，不电子的运动，但对这些条件却提不出适当的理论解释，不是一个自洽的理论系统。是一个自洽的理论系统。“定态能级定态能级”和和“能级跃迁决定谱线频率能级跃迁决定谱线频率”的假设，仍是的假设，仍是量子力学中的重要概念。量子力学中的重要概念。