《放射物理学》课程教学课件（打印版）第一章 原子物理基础 1.3 玻尔的氢原子理论

1.3玻尔的氢原子理论 1.光谱及其分类 光谱(spectrum)电磁辐射频率成分和强度分布的关系图 光谱仪 纪录仪 将混合光按不同波长 光源 (感光 成分展开成光谱的仪 底片或 米 器。 光电纪 分光器（棱镜或光栅） 录器) 按光谱结构分类 连续光谱 固体热辐射 线光谱 原子发光

带光谱 分子发光 按光谱机制分类 发射光谱 样品光源→分光器一纪录仪 吸收光谱 连续光源→样品一分光器→纪录仪 光谱由物质内部运动决定，包含内部结构信息

Ⅱ氢原子的光谱实验规律 一.氢原子光谱的线系 1.巴尔末系 光谱的研究从1853年Angstron发现H.开始。1885年，已观察 到14条谱线， 2(A) H.。6562.81=Bnm Hg4861.3 0n2-4 n=3,4,5.B=3645.6A Balmer经验公式 H,4340.5 H。4101.7 n→0，几→B线系限 H。3970.1

1890年Rydberg用波数改写： 元 n=3,4,5,. R1=1.0967758×10m氢原子的Rydberg?常数 巴尔末线系限： 22 2.H原子光谱的其它线系 (远紫外)赖曼系： i=R, n=2,3,4

(红外三个线系) 帕邢系： 立=RH 11 327 n=4,5,6. 布喇开系： R = [11 4n2 n=5,6,7. 普丰特系： = n=6,7,8

8060 1086733m 氢原子光谱 赖曼系(n=1) 巴耳未系(n=2) 帕邢系(n=3)

线系的一般表示： =RH 11 令： T(m)= T(n)= R 光谱项 m n 并合原则：=T(m)-T(n) 每一谱线的波数差都可表达为二光谱项之差 这些经验公式是否反映了原子内部结构的规律性？？

川玻尔氢原子理论 一、经典理论的困难 1.经典理论（行星模型）对原子体系的描述 库仑力提供电子绕核运动的向心力： m.v2 Ze2 原子体系的能量：E=my-Z心 1 1 Ze2 4πEr4πe。2r 电子轨道运动的频率：f=2元2云4m v e Z

2. 经典理论的困难 !原子稳定性困难： 电子加速运动辐射电磁波，能量不断损失，电子回转半径 不断减小，最后落入核内，原子塌缩。 原子寿命~1010s !光谱分立性困难： 1 电子绕核运动频率V= 2πr2π1V4π61m。r 电磁波频率等于电子回转频率，发射光谱为连续谱。 描述宏观物体运动规律的经典理论，不能随意地推广到原子 这样的微观客体上。必须另辟蹊径！

二、玻尔的基本假设 氢原子光谱的经验公式： 立=R4R m2 n2 两边同乘hc: hev=hekn.heky m n2 物 左边：为每次发射光子的能量： 理 右边：也必为能量，应该是原子在辐射 含 前后的能量之差 义 hv =E,-E 原子的能量仍采用负 值，则原子能量的一般 En=- Ruhc 表示：