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波尔模型的实验验证之类氢粒子光谱类实验(普线图、能级图)

波尔模型的实验验证之类氢粒子光谱类实验(普线图、能级图)

一、波尔模型的氢原子光谱

(1)圆形电子轨道谱线

光谱产生的原因:原子中的电子在轨道上发生跃迁。如莱曼系为电子从n'=2,3,4等轨道跃迁到n=1的基态轨道产生。

圆形电子轨道:中心的圆点为原子核,中心最接近原子核为n=1的电子轨道,轨道大小正比于n的平方r_n=a_0 n^2。如下图:

普线图绘制:根据上方的电子轨道图可以绘制出光谱图,莱曼图的主线谱线为n'=2跃迁到n=1产生,对应的谱线可画为一条从n=2->n=1的一条带箭头的线。莱曼图的第二条谱线可画为n=3->n=1的一条带箭头的线,以此类推,可以绘制出整个莱曼系所有的谱线。

(2)能级

由于圆形电子轨道表示谱线并不方便,为了方便的表示电子跃迁和谱线,引入了能级图。

原子能级图设计规则

1)按照能量的比例绘制,横线表示电子的能级,横线支架的距离表示能级之间的能差,横线两侧分别为能量和量子数(n)。

2)谱线为一条由电子初能级指向末能级的一条带箭头的直线,即谱线方向由初态指向末态。

3)谱线的箭头向下表示辐射出光子,从高能级跃迁到低能级;箭头向上吸收光子,从低能级跃迁到高能级。氢原子莱曼系即为从高能级向低能级n=1跃迁,可用一些列这样的箭头来表示出莱曼系。

(3)光子能量吸收和共振

 

对于波尔模型而言,当原子吸收外部光子能量(外部能量E)
若外部能量E与原子中两个能级之间的能量差\\delta E相等:称之为共振,电子可以吸收能量发生跃迁
能量小于\\delta E:电子不会吸收能量发生跃迁。因为两个能级之间没有中间能级,让电子停留。
当能量E高于\\delta E:一个光子的能量就是一个hv是不可以再分的,电子吸收这个光子能量,没有能级让电子停留。所以此时,电子也是不吸收光子能量()吸收几率与共振情况非常小,完全可以忽略。
如果外部能量是来自于电子这样的粒子,电子是可以将其一部分的动能传递给原子,剩下的部分自己保留。
所以如果能量来自于电子,电子的动能大于\\delta E,同样可以使

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