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文档简介

一、氢原子光谱的规律

原子光谱是原子辐射的电磁波按照波长的有序排列,通过原子光谱的研究可以了解原

氢原子光谱是一根根分离的谱线,称为线状光谱。19世纪末期,巴尔末把毫无规律的氢原子线状光谱归结成下列简单的有规律的经验公式:1890年瑞典物理学家里德伯将其改写为一个常用的形式:其中,n>m,R=1.096776×107m-1,称为里德伯常数。

人们所发现的氢原子的光谱都可以写成式(16-19)的形式,如表16.1所示。二、卢瑟福的有核模型

1909年,在卢瑟福的建议下,盖革和马斯顿做了α粒子散射实验,实验装置如图16.9所示。

三、玻尔的氢原子理论

玻尔理论的三条假设如下:

1.定态假设电子只能如下处在一系列特定的轨道上作绕核运动而不辐射电磁波,这时的原子处于稳定状态,简称定态。原子系统的能量只能处于一系列不连续的能量状态。定态假设解决了原子的稳定问题。

2.量子跃迁假设当原子从高能量的定态跃迁到低能量的定态,即电子从高能量En

轨道跃迁到低能量

Em

的轨道上时,要发射一个频率为ν的光子,其频率满足反之,当电子从低能量Em

轨道跃迁到高能量En

轨道时,要吸收一个能量为hν的光子

3.轨道角动量量子化假设电子以速度v在半径为r

的圆周上绕核运动时,只有电子的角动量的大小L等于h/2π的整数倍的那些轨道才是稳定的,即式中,n

为主量子数。此条件也叫量子化条件。根据卢瑟福的有核模型,氢原子由一个带-e

的电子和带+e

的原子核组成。电子在库仑力作用下作匀速率圆周运动,因此根据牛顿第二定律有

由轨道角动量量子化条件式(16-21),得把(16-23)代入式(16-22)得式中,a0=ε0h2/(πme2),为氢原子核外电子的最小轨道半径,称为玻尔半径。显然,电子的轨道半径与量子数n的平方成正比。由于n只能取整数,所以电子只能在一些特定轨道上运动。

电子以半径rn绕核作圆周运动时,氢原子系统的能量是电子动能和电子与原子核之间势能之和,即利用式(16-23)和式(16-24),上式可写为

根据玻尔的量子跃迁假设,当电子从较高能级En跃迁到较低能级Em

时,原子辐射出频率为ν的单色光子,ν=(En-Em)/h,把4能级公式(16-24)代入,得由λ=c/ν,得和式(16-19)对比可得,me4/(8ε20h2c)即为里德伯常

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