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1、2.1 光光 谱谱（一）光谱（一）光谱光谱是电磁辐射（不论在可见区或在可见区外）的波长成分和强度分布的记录；有时只是波长成分的记录。光谱是研究原子结构的重要途径之一。光谱是研究原子结构的重要途径之一。（二）光谱仪（二）光谱仪光谱仪光谱仪：能将混合光按不同波长成分展开成光谱的仪器。光谱仪的组成光谱仪的组成：光源、分光器、记录仪，若装有照相设备，则称为摄谱仪。不同波长的光线会聚在屏上的不同位置，因此谱线的位置就严格地与波长的长短相对应。（三）光谱的类别（三）光谱的类别按波长分：红外光谱、可见光谱、紫外光谱 按产生分：原子光谱、分子光谱；按形状分：线状光谱、带状光谱和连续光谱 2.2 氢原子的光谱和
2、原子光谱的一般情况氢原子的光谱和原子光谱的一般情况一 氢原子光谱产生与特点1 产生 氢气放电2 特点 可见光,紫外光,有规律A 谱线的间隔和强度都向着短波方向递减B 有4条主要线（二）巴耳末经验公式（二）巴耳末经验公式 1.波长遵守巴耳末公式的这一系列谱线称为巴耳末线系 波长间隔沿短波方向递减 谱线系的系限，谱线系中最短的波长 称为波数，称为里德堡(伯)常数称为线系限波数2.氢原子光谱的其他谱线系氢原子光谱的其他谱线系a赖曼系b.巴耳末系 c 帕形系 d布喇开系 e普丰特系 4.里德伯公式 里德伯公式总结了氢原子各谱线系的基本规律，准确地表述了氢原子所有光谱线系，它深刻地反映了氢原子内在的规律
3、性。氢原子发射的任何一条谱线的波数都可以表示成两项之差，即：其中，每一项都是正整数的函数，并且两项的形式一样。我们用T来表示这些项，称为光谱项，则有由上式可见，氢原子光谱的任何一条谱线，都可以表示成两个光谱项之差。综上所述，氢原子光谱有如下规律：综上所述，氢原子光谱有如下规律：（1）谱线的波数由两个光谱项之差决定：（2）当m保持定值，n取大于m的正整数时，可给出同一光谱系的各条谱线的波数。（3）改变m数值，可给出不同的光谱线系。以后将会看到，这三条规律对所有原子光谱都适用，所不同的只是各原子的光谱项的具体形式各有不同而已。.3 .3 玻尔模型玻尔模型（一）电子在库仑场中的运动（一）电子在库仑场
4、中的运动 原子中的电子绕核运动时，只能在某些特定的允许轨道上转动，但不辐射电磁能量，因此原子处于这些状态时是稳定的，运动方程运动方程：原子的能量：电子轨道运动的频率：最大能量为0，而且 大，大。有加速度有加速度a向外辐射能量向外辐射能量,且辐射频率且辐射频率 原子大小原子大小 m,光谱是线状光谱光谱是线状光谱原子大小原子大小 m m，光谱为连续谱，光谱为连续谱2.存在的实验事实存在的实验事实3.经典力学的结论经典力学的结论二经典理论的困难二经典理论的困难1.经典电动力学原理经典电动力学原理三三.玻尔氢原子理论玻尔氢原子理论1.理论提出的背景理论提出的背景 a.原子大小原子大小 m,电子在电子在
5、 m数量级的半径上数量级的半径上作稳定轨道运动作稳定轨道运动b.是线状光谱是线状光谱c.普朗克分析黑体辐射时得出普朗克分析黑体辐射时得出,光的能量是一个光的能量是一个单元的整倍数单元的整倍数,一个单元是一个单元是 .推测推测:H原子原子:左边是能量左边是能量,右边两项必为能量之差右边两项必为能量之差,而且应为辐射前后能量之差而且应为辐射前后能量之差.仍采用仍采用E为负值为负值,则则:结论结论:原子能量只能具有一系列的一定数值原子能量只能具有一系列的一定数值,分分隔隔,不能连续变化不能连续变化。又：。又：说明轨道是分隔的说明轨道是分隔的,不连续变化不连续变化 有有结论结论:从实验事实推知从实验事
6、实推知:.氢原子中的电子只能在一定大小的，彼此分隔的氢原子中的电子只能在一定大小的，彼此分隔的一系列轨道上运动一系列轨道上运动;电子在这样的轨道时电子在这样的轨道时,原子具有原子具有一定的能量一定的能量.电子从大轨道运动跃迁到小轨道上运动，原子能电子从大轨道运动跃迁到小轨道上运动，原子能量就从大变小，多余的能量就放出成为一个光子的量就从大变小，多余的能量就放出成为一个光子的能量。能量。注注:E和和r中还有一个实验值中还有一个实验值R，因而是半经验公式，因而是半经验公式,不是理论公式不是理论公式2.玻尔氢原子理论：玻尔氢原子理论：a.H原子中能够实现的电子轨道满足下列条件原子中能够实现的电子轨道
7、满足下列条件 n=1,2,3,4,一周路程一周路程 动量动量=周角位移周角位移 角动量角动量=普朗克常数的整数倍普朗克常数的整数倍b n=1,2,3,4,令令:得到得到 轨道是量子化的轨道是量子化的 对于对于H,Z=1,可能的轨道半径可能的轨道半径r=,4 ,9 ,16 ,是氢原子的最小半径是氢原子的最小半径 c.能量能量结论结论:1.H原子轨道是量子化的，角动量是量子化的原子轨道是量子化的，角动量是量子化的 2.在一定轨道上能量不变在一定轨道上能量不变,不连续变化不连续变化,能量量子能量量子化的化的（四）氢原子的能级、光谱（四）氢原子的能级、光谱与与前前面面进进行行比比较较,R为为里里德德堡
8、堡常常数数,其其值值为为:R与前面给出的与前面给出的 几乎一致几乎一致,可以看到可以看到玻尔理论对玻尔理论对H原子解释的正确性原子解释的正确性.但还是有点差别但还是有点差别,差别原因在后面说明。差别原因在后面说明。2.光谱项光谱项 1.令令:3.氢原子的轨道和能级氢原子的轨道和能级即轨道半径是量子化的即轨道半径是量子化的,能量是量子化的能量是量子化的.4.谱线系的产生谱线系的产生.电子跃迁产生电子跃迁产生说明说明(1)相邻轨道的间隔随相邻轨道的间隔随n增加而增加增加而增加,而能量间隔随而能量间隔随n增加而减少增加而减少(2)可能的轨道可能的轨道,可能的能量可能的能量,实验观测是大量原子实验观测
9、是大量原子(3)谱线间隔向着短波方向递减达到系限谱线间隔向着短波方向递减达到系限.五五.非量子化状态与连续光谱非量子化状态与连续光谱a.前面前面:当当有有问题问题:E可以大于零可以大于零,若若 时时,而而 会会产生什么样的情况产生什么样的情况.结果：另外在线状外还连续谱结果：另外在线状外还连续谱.b.能量守恒能量守恒:此能量可以是任何正值，不是量子化的。此能量可以是任何正值，不是量子化的。c.电子从非量子化轨道到量子化轨道电子从非量子化轨道到量子化轨道=从系限增加从系限增加 系限能量系限能量 因而在线状谱外存在连续谱，连续带从谱系限起向短波延伸因而在线状谱外存在连续谱，连续带从谱系限起向短波延伸六六.玻尔理论中的普遍规律玻尔理论中的普遍规律1.定态定态 态态态之间的跃迁态之间的跃迁2.态间跃迁吸收、放出能量态间跃迁吸收、放出能量