原子物理课件第二章讲课.ppt

第三节：光 谱 第二章：原子的量子态：玻尔模型 然而玻尔从他的理论出发，指出毕克林系不是氢发出的，而属于类氢离子 。玻尔理论对类氢离子的巴尔末公式为： 结束 目录 next back 类氢光谱 更精确的R 氘的发现 第三节：光 谱 第二章：原子的量子态：玻尔模型 对于He+，Z=2，n=4，则nt=5，6，7...... 那么 与氢光谱巴尔末系比较 其中 结束 目录 next back 类氢光谱 更精确的R 氘的发现 第三节：光 谱 第二章：原子的量子态：玻尔模型 原来 He+ 的谱线之所以比氢的谱线多，是因为m的取值比 n′的取值多，而由于原子核质量的差异，导致里德伯常量 RHe 与 RH 不同，从而使 m=n′的相应谱线的位置有微小差异。 结束 目录 next back 类氢光谱 更精确的R 氘的发现 第四节：夫兰克 -- 赫兹实验 第二章：原子的量子态：玻尔模型 按照玻尔（Bohr）理论在原子内存在一系列分立的能级，如果吸收一定的能量，就会从低能级向高能级跃迁，从而使原子处于激发态，而激发态的原子回到基态时，也必然伴随有一定频率的光子向外辐射。 光谱实验从电磁波发射或吸收的分立特征，证明了量子态的存在，而夫兰克-赫兹实验用一定能量的电子去轰击原子，把原子从低能级激发到高能级，从而证明了能级的存在。 结束 目录 next back 第四节：夫兰克 -- 赫兹实验 第二章：原子的量子态：玻尔模型 在玻尔理论发表的第二年，即1914年，夫兰克和赫兹进行了电子轰击汞原子的实验，证明了原子内部能量的确是量子化的。可是由于这套实验装置的缺陷，电子的动能难以超过4.9ev，这样就无法使汞原子激发到更高的能态，而只得到汞原子的一个量子态—— 4.9ev。 1920年，夫兰克改进了原来的实验装置，把电子的加速与碰撞分在两个区域内进行，获得了高能量的电子，从而得到了汞原子内一系列的量子态。 结束 目录 next back 第四节：夫兰克 -- 赫兹实验 第二章：原子的量子态：玻尔模型 夫兰克-赫兹实验的结果表明，原子被激发到不同状态时，吸收一定数值的能量，这些数值是不连续的。即原子体系的内部能量是量子化的，原子能级确实存在。 夫兰克-赫兹实验玻璃容器充以需测量的气体，本实验用的是汞。电子由阴级 K 发出，K 与栅极 G 之间有加速电场，G 与接收极 A 之间有减速电场。当电子在 KG 空间经过加速、碰撞后，进入 KG 空间时，能量足以冲过减速电场，就成为电流计的电流。 结束 目录 next back 第四节：夫兰克 -- 赫兹实验 第二章：原子的量子态：玻尔模型 结束 目录 next back 第四节：夫兰克 -- 赫兹实验 第二章：原子的量子态：玻尔模型 夫兰克—赫兹实验的改进 由于原来实验装置的缺陷，难以产生高能量的电子，夫兰克对装置进行了改进。把加速和碰撞分在两个区域进行，如下图所示： 在阴极前加一极板，以达到旁热式加热，使电子均匀发射，电子的能量可以测的更准； 结束 目录 next back 第四节：夫兰克 -- 赫兹实验 第二章：原子的量子态：玻尔模型 2.阴极K附近加一个栅极 G1 区域只加速，不碰撞； 3.使栅极 G1、G2 电势相同，即 G1G2 区域为等势区，在这个区域内电子只发生碰撞。 结束 目录 next back 这是由于1968年麦克尔逊和莫雷发现氢的Hα线是双线，相距 ，后来又在高分辨率的谱仪中呈现出三条紧靠的谱线。 玻尔理论发表以后不久，索末菲便于1916年提出了椭圆轨道的理论。 第五节：玻尔理论的推广 第二章：原子的量子态：玻尔模型 根据玻尔理论，电子绕核作圆周运动，轨道量子数n取定后，就有确定的 和 ，即电子绕核的运动是一维运动，量子数n描述了这个规律。 结束 目录 next back 玻尔—索末非模型 碱金属的光谱 第五节：玻尔理论的推广 第二章：原子的量子态：玻尔模型 为了解释实验中观察到的氢光谱的精细结构，索末菲把玻尔理论中的圆轨道推广为椭圆轨道，并引入了相对论修正，定量计算出的氢的Hα线与实验完全符合。 似乎问题已经得到解决，不过，我们将会看到，这一结果纯属巧合，实际上一条Hα线在高分辨率的谱仪中将出现七条精细结构。对此，玻尔-索末菲模型无法解释。 结束 目录 next back 玻尔—索末非模型 碱金属的光谱 第五节：玻尔理论的推广 第二章：原子的量子态：玻尔模型 根据玻尔理论，用一个量子数 n 就可以描述电子绕核的运动. 1916年，索末菲对玻尔的圆轨道模型作出了修正，提出了椭圆轨道模型，把电子绕核的运动由一维运动推广为二维运动，并用两个量子数 n，L 来描述这个系