需要先学习的内容光的粒子性与电子的波动性圆周运动与离心力

氢原子与光谱

在充有氢气的管内放电,用棱镜将发出的光分解后,可以看到4⁠条明显的谱线,颜色分别为红、蓝绿、蓝、紫。

n=2→1⁠で出る光子のエネルギーは、n=3→2⁠の何倍か?

用公式解释现象

  1. 1建立电子做圆周运动的运动方程m v²r=⁠k e²r²……
  2. 2用轨道半径表示电子的能量E=⁠−k e²2 r……
  3. 3求电子辐射电磁波时轨道半径缩小的速率drdt=⁠−(4/3) re² cr²……
  4. 4用积分求电子落到质子上所需的时间t落≒⁠1.6×10⁻¹¹ s……
  5. 经典理论的预言:原子不稳定(步骤4⁠)。这里引入假设:电子在特定轨道上运动时不辐射电磁波,这种状态称为定态。允许的轨道由下面的量子化条件确定。
  6. 5假设轨道周长等于电子波长的整数倍2π r=⁠n hm v……
  7. 6由2⁠个条件求允许的轨道半径rn=⁠n² a₀……
  8. 7代入半径,求能级En≒⁠−13.6 eVn²……
  9. 这里引入假设:电子发生能级跃迁时,由1⁠个光子带走能级差所对应的能量。下面的m⁠、n⁠表示能级编号(m⁠:跃迁前,n⁠:跃迁后,m⁠>n⁠)。电子质量记为me⁠。
  10. 8建立能级差与光子能量的关系h ν=⁠Em − En……
  11. 9比较2⁠个光子的能量h ν₂h ν₁=⁠(1 − 14)/⁠(14 − 19)=⁠5.4……
  12. 10由光子能量求波长1λ=⁠R (1n² − 1m²)……
  13. 11计算可见谱线的波长巴耳末系 n = 2→⁠656 nm⁠,486 nm⁠,434 nm⁠,410 nm……
  14. 拓展内容:不可见光与电离
  15. 12计算紫外光和红外光的波长莱曼 121.6 nm⁠,帕邢 1876 nm……
  16. 13求将电子从原子中移走所需的能量E∞ − E₁=⁠13.6 eV……