《氢原子光谱解析》doc版.doc

氢原子光谱解析玻尔的原子理论是建立在三个基本假设的基础上：(1)原子系统只能具有一系列的不连续的能量状态，在这些状态中，电子虽然作加速运动但不辐射电磁能量这些状态叫做原子的定态，相应的能量分别为E1，E2，E3……（E1＜E2＜E3＜……）这就是所谓的定态假设2)当原子从一个具有较大能量E2的定态跃迁到另一个能量较低的定态E1时，它辐射出具有一定频率的光子，光子的能量为hv=E2—E1这一假设确定了原子发光的频率——它就是频率假设3)原子的不同能量状态和电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应，电子的可能轨道的分布也是不连续的，只有当轨道的半径r与电子的动量P的乘积（即为动量矩）等于h/2π的整数倍，轨道才是可能的即根据玻尔的第二个假设，原子系统中电子从较高能级Wn，跃迁到较低能级Wk时，发出单色光，其频率为其波数为电子在量子数为n的轨道上运动时，其原子系统的总能量Wn等于电子的动因为与能级Wk和Wn相应的量子数分别为k和n所以有由玻尔假设而推出的上式，当k为2时，与氢原子光谱巴耳末系的里德伯公式完全相同，且R的理论值可由式算出，结果R=1.097373×107〔米〕-1，此值与经验公式中的R的实验值十分符合。

故上式也为里德伯恒量提供了理论解释根据玻尔理论，氢原子光谱的产生可解释如下：由式可知，n越大，原子系统Wn的绝对值越小，但代数值越大，亦即电子离核越远，原子能量越大电子在第一轨道亦即最内层轨道（n=1）时，能量最小，原子最为稳定，这种状态便是基态量子数n大于1的各个状态，其能量均大于基态能量，这些状态都是激发态当原子由基态跃迁到受激态时，原子必须吸收一定的能量例如原子受到辐射的照射或高能粒子的撞击等，这时电子可由第一轨道跃迁到量子数较高的轨道上运动处于受激状态的原子一般在10-8秒内自发地跃迁到能量较低的受激态或基态，在跃迁过程中，将发射一个一定频率的光子，其波数由决定由此可看出，巴耳末谱系是当氢原子中的电子从不同的较外层的轨道，跃迁到第二轨道时所发射的谱线当电子跃迁到第一轨道时，应发出谱系：跃迁到第三轨道时应发出的谱系：而跃迁到第四第五轨道时应发出的谱系：两谱系这些谱系，的确都在氢原子光谱中观察到，而且有些还是在玻尔理论发表以后先从理论上计算出来，然后才通过实验找到的在k＝1时所表示的谱系在光谱的远紫外部分，称为赖曼系k=3所表示的谱系在红外部分，称为帕邢系k=4和k=5所表示的谱系也都在红外范围，分别称为布喇开系和普芳德系。

在某一瞬时，一个氢原子只能发射一个一定频率的光子，这一频率相应于一条谱线，不同的受激氢原子才能发射不同的谱线实验中观察到的是大量不同受激状态的原子所发射光的组合，所以能观察到大量的谱线。