电磁辐射的强度按频率或波长

第二章 原子的能级和辐射
玻尔的氢原子理论 α粒子散射实验证明了原子的核式结构，但其中
并未考虑电子的情况，在此基础上，玻尔结合已有光 谱资料在1913年发展了氢原子的理论。
1、电子的运动及经典理论的困难 卢瑟福模型与太阳系有极大的相似之处：
它们都受1／r2力支配；体系总质量的99．9％都 集中在中心(原子核或太阳)．
(
Байду номын сангаас
1 22

)1
n2
RH称为里德伯常数，等于1.0967758×107米-1
随着研究的进一步进行，人们发现氢发出的光谱
线有一些不能用以上公式表示，但都可用类似的公式 表示出来，于是人们相继发现了其它几个线系分别是：
第二章 原子的能级和辐射
氢原子光谱
赖曼系（紫外区） 巴尔末系（可见光区） 帕邢系（近红外区） 布喇开系（红外区） 普丰特系（远红外区） 综合起来可将所有的氢原子光谱表示为 其中m=1,2,3…,对每一个m，n=m+1,m+2,m+3…构成一 个线系。
并没有把原子光谱的这些规律和原子的内部结构联
系起来，直到1913年 丹麦物理学家玻尔从 好友那得知巴尔末公 式，才引起了他的注 意。
后来有人问玻尔：你怎么会不知 道巴尔末和里德伯公式呢？
玻尔回答：当时大多数物理学家 都认为，原子光谱太复杂，它决 不会是基础物理的一部分。
玻尔将他得知这一公式比作“七 巧板中的最后一块”
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氢原子光谱 若进一步用光谱项表示，则 结论：（1）氢原子光谱为线状谱。 （2）谱线间存在一定的关系。 （3）每一谱线都可表达成两个光谱项之差。
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氢原子光谱
值得一提的是：
这些光谱研究中得到的经验公式，并没有引起
大多数物理学家的注意，似乎只是一些数字规律，
内容提要：
1、光谱 2、氢原子光谱的一般情况 3、玻尔氢原子模型
目的要求：
1、掌握氢原子光谱规律及玻尔基本假设 2、了解研究原子结构的光谱研究方法
重点难点：
1、氢原子光谱规律
2、玻尔理论的提出。
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第二章 原子的能级和辐射
光谱——研究原子结构的重要途径之一
研究原子物理的两种方法是碰撞和光谱 下面我们来学习得用光谱对原子作进一步的了解。
牛顿在1666年观察到，通过小孔的太阳光在透过 棱镜时其后面形成一条彩色带。他称这条彩色带为太 阳光的光谱。
电磁辐射的强度按频率(或波长)分布的记录称为 光谱。
用光谱仪可以把光按波长展开，把不同成分的强 度记录下来，或把按波长展开后的光谱摄成相片．后 一种光谱仪称为摄谱仪．
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光谱——研究原子结构的重要途径之一
光谱的类别： （1）连续光谱（多为固体发光太）阳：光、白炽灯等光源 发出的光具有各种波长，光强随频率的变化是连续的， 当这种光通过分光元件形成的光谱就是连续光谱。
（2）带状光谱（分子发光有）些：光源发的光形成的光 谱是由许多片连续的光谱带组成的。 （3）线光谱（原子发光）由：一条条细线组成，这表明 这种光源发出的光只含有某一些频率（波长）成份， 其中每一条谱线代表一种波长，谱线间的间距代表波 长差。
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玻尔的氢原子理论
但是太阳系内的作用力是万有引力而原子内则是 库仑力（大家可能自己算一下原子核与电子之间的静 电力与万有引力的大小，分别约为 2.3108 N和1.03原1047 N 于核和电子将在相互间的静电作用下运动．
原子内的大部分空间是空的，因此原子的大小一 般指的就是最外层电子轨道的半径。
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光谱——研究原子结构的重要途径之一
这些暗线有的与地球上的一些元素的谱线相对应。 通过这种方法人们得知太阳大气的化学组成情况：
其中含量最丰富的元素是氢，其次是氦、氧、氮 和碳及其他金属和非金属元素。按质量计，氢占71%， 氦占26.5%，其他元素占2.5%。
目前已经确定存在于太阳大气的元素约有69种， 它们在地球上都能找到。
这就是所谓的巴尔末公式，从公式中可以看出， 随着n的增大，波长减小向线系限靠近，并且谱线的 间隔越来越小。
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氢原子光谱
1896年里德伯用波数 ~ 1/ 表 示发现公式变得更齐
一些，得
n=3,4,5,…
~

1

1 B
n2 4 n2

4 B
(1 22

)1
n2

RH
α线（红色，6562埃）、β线（深绿色，4860 埃）、γ线（青色，4340埃）、δ（紫色，4101埃）这 几条谱线用很简单的分光仪器就能观测到。
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氢原子光谱 巴尔末通过仔细分析这些谱线的波长，提出了当
时测得的氢光谱线波长之间的规律。
B=3645.6埃，当n趋于无穷大时，波长趋于B，称 为线系限。
光谱法是研究物质成份的主要方法，目前已是物 理学及化学中的一门重要的分支学科。
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氢原子光谱
19世纪60年代以后, 光谱研究成为一大热门课题。 人们在太阳光谱、合金光谱、氢光谱的测量上积累了 大量的数据资料,同时很多物理学家都致力于对光谱 特别是氢光谱规律的研究。
其中最明显也是最容易最早观察到的谱线分别 是：
和力学中行星运动的解一样、电子的轨道是圆锥 曲线，而圆周运动是最简单的形式，暂就以此来讨论。
电子作圆周运动受到的向心力为
第二章 原子的能级和辐射
光谱——研究原子结构的重要途径之一
发射光谱与吸收光谱： 直接对光源进行观测得到的光谱叫发射光谱 还有一种观察光谱的方法叫做吸收，就是将发
出连续光谱的光通过要研究的物质，再观测其光谱， 原本连续的某些地方会变得不连续，也就是说某些 频率的光会被研究物质吸收掉。
19世纪时人们已经积累了丰富的关于光谱的知 识，基尔霍夫和本生提出，太阳光谱中的许多暗线 (从比较精密的光谱仪才能观测到)是太阳外表较低温 度大气的吸收谱线。
那么由什么决定外层电子轨道的大小呢? 考虑一个氢原子，电子带电荷-e，而原子核带电
荷+Ze(对氢原于Z＝1)。
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玻尔的氢原子理论
已知原子核的质量远远大于电子质量，所以讨论 它们的运动时，可以近似地看作只是电子绕原子核的 运动，而不考虑原子核的运动。
假定电子的速度足够小，可以在非相对论力学的 范围内进行讨论。