清华大学大学物理-近代物理-31c.ppt

§3.1 氢原子§3.2 电子自旋与自旋轨道耦合§3.4 各种原子核外电子的排布§3.3 微观粒子的不可分辨性，泡利不相容原理第3章 原子中的电子 §3.5 X射线*§3.6 分子光谱简介§3.7 激光 A即由此得来红蓝紫6562.8Å4340.5Å4861.3ŧ3.1 氢原子一. 氢原子光谱的实验规律氢原子的可见光光谱：‥1853年瑞典人埃格斯特朗（A.J.Angstrom）测得氢可见光光谱的红线，到1885年， 观测到的氢原子光谱线已有14条波数R=1.0973731568549107m-1（现代值）巴耳末(J.J.Balmer)分析这些谱线后，得到经验公式：波数B = 3645.6Å（经验常数）—— 里德伯方程—— 里德伯常数1889年， 里德伯（J.R.Rydberg）提出普遍方程：氢光谱各谱线系与 n 的关系：赖曼系（紫外区）， n = 1；（1914） 巴耳末系（可见光）， n = 2；（1885） 帕邢系（红外区）， n = 3；（1908） 布喇开系（红外区）， n = 4；（1922） 普芳德系（红外区）， n = 5；（1924） nn后来发现在紫外和红外区还有其他谱线系。

此式右端应为能量差二. 对玻尔氢原子理论的回顾1913年2月，玻尔从好友那里得知“我一看到巴耳末公式，整个问题 对我来说就全部清楚了 正如他后来常说的：了氢原子光谱的经验公式， 他立即获 “七巧板中的最后一块”得了他理论由里德伯方程双方乘hc得—— 引自玻尔的“二月转变”2. 频率条件：3. 量子化条件：n = 1 , 2 , 3 …● +e●-ernvnEnm mpEiEf●玻尔氢原子理论（1913）：1.定态条件：电子绕核作圆周运动，有确定的— 经典轨道+定态能量（不辐射能量）解得轨道半径：— 玻尔半径玻尔理论可对氢原子光谱做出说明：电子从 Ei 跃迁到 Ef （Ei  Ef）时发射光子，能量：二者比较规律一致，且定出：与实验值一致里德伯公式：频率：（把 nf 换成 n， ni换成n ）EiEf●赖曼系（紫外区）巴耳末系(可见区)帕邢系(红外区)布喇开系氢原子能级和能级跃迁图：-13.6eV-3.39eV-1.81eV-0.85eVEn n由能级算出的光 谱线频率和实验 结果完全一致126 534卢瑟福的原子的核式模型普朗克、爱因斯坦量子化光谱实验给出的光谱公式玻尔理论 （假设、直觉）玻尔理论很好地解释了氢原子光谱的波长。

但是，不能说明氢原子光谱线的强度和复杂原子的光谱结构（即便是类H离子和He）玻尔理论发展的基础：对玻尔理论的评价：4. 是半经典理论，仍保留了“轨道”概念2. 定态假设和角动量量子化条件都是对的， 3. 频率条件完全正确，一直沿用至今但是是硬加上去的1. 提出了原子能量量子化 这是创造性地把量子概念用到了原子结构模型玻尔理论在人们认识原子结构的进程中有玻尔正在讲解他的互补原理玻尔（左）和海森伯（中）及泡利（右）在一起很大的贡献— 1922年玻尔获诺贝尔物理奖玻 尔 和 他 的 孩 子 们照片中右面第一个孩子—Aage.Bohe后来从事核物理的研究 ，因对原子核理论的杰出贡献，于1975年获诺贝尔奖5. 电子的概率分布(电子云)(1) 径向概率分布在r～r +dr球壳内发现电子的概率为r1r2r3r(n=1, l=0)(n=2, l=1) (n=3, l=2)径向概率分布o(2)角向概率分布在(, )方向的立体角d中发现电子的概率Z(l=0, m=0)Z(l=1, m=0)Z(l=1, m=1)。