Методические указания к лабораторным работам по курсу общей физики (Оптика и атомная физика). Часть 2. Либерман З.А - 36 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

36
Минимумом энергии атом обладает при движении электрона по
ближайшей к ядру орбите (n = 1), а максимумом энергии (Е = 0) - при
движении электрона по самой дальней орбите (n = ∞ ), что соответствует
ионизированному атому .
Величина полной энергии электрона , находящегося на стационарной
орбите, называется уровнем энергии атома . При переходе электрона c одной
стационарной орбиты на другую излучается (поглощается ) квант анергии,
равный разности энергетических уровней атома до излучения (поглощения )
и после него. Таким образом, атом может излучать и поглощать
электромагнитные волны только вполне определенных частот (длин волн),
чем и обусловлен линейчатый характер водородного спектра .
Нормальным состоянием атома является такое, при котором электрон
движется по самой близкой к ядру орбите (n =1). В этом случае атом не
может излучать, поскольку электрон не имеет возможности перейти с этой
орбиты еще ближе к ядру. Энергетический уровень, соответствующий
этому состоянию , называется нормальным уровнем, а вcе остальные уровни
называются возбужденными .
Для того, чтобы найти общую формулу для частоты ν излучения
атома водорода при переходе электрона с внешней орбиты n
2
на
внутреннюю орбиту n
1
, подставим выражение (8) в условие частот (2) и
получаем:
−=
−−−=
−
=
2
2
2
1
2
2
0
4
2
1
2
2
3
2
0
4
12
11
8
11
8
nn
h
me
nn
h
me
h
EE
εε
ν
.
Постоянный множитель в правой части
115
3
2
0
4
1028985,3
8
−
⋅== c
h
me
R
ε
(9)
называется постоянной Ридберга . Тогда окончательно для атома водорода
имеем:
−=
2
2
2
1
11
nn
R
ν
. (10)
Здесь n
1
= 1,2,3,4,5, ...n
2
=(n
1
+1) и т.д.
Когда n
1
=1, n
2
= 2, 3, 4, 5, ...,
n
1
=2, n
2
= 3, 4, 5, 6, ... и т.д.
Отсюда следует, что все линии спектра атома водорода могут быть
объединены в серии, которые описываются формулой (10), если n = const.
Серией называется совокупность линий , которая возникает при переходе
электронов с вышележащих орбит на одну определенную орбиту с данным
квантовым числом n .
Для водорода основными сериями являются : серия Лаймана (n
1
= 1).
серия Бальмера (n
1
= 2), серия Пашена (n
1
= 3). Образование этих
опектральных серий схематически показано на рис .1. Серия Лаймана
расположена в далеком ультрафиолете. В видимой части спектра находится
серия Бальмера , в инфракрасной области спектра лежит серия Пашена . 
                                             36
Минимумом энергии атом обладает при               движении         электрона по
ближайшей к ядру орбите (n = 1), а максимумом энергии (Е = 0) - при
движении электрона по самой дальней орбите (n = ∞), что соответствует
ионизированному атому.
      Величина полной энергии электрона, находящегося на стационарной
орбите, называется уровнем энергии атома. При переходе электрона c одной
стационарной орбиты на другую излучается (поглощается) квант анергии,
равный разности энергетических уровней атома до излучения (поглощения)
и после него. Таким образом, атом может излучать и поглощать
электромагнитные волны только вполне определенных частот (длин волн),
чем и обусловлен линейчатый характер водородного спектра.
      Нормальным состоянием атома является такое, при котором электрон
движется по самой близкой к ядру орбите (n =1). В этом случае атом не
может излучать, поскольку электрон не имеет возможности перейти с этой
орбиты еще ближе к ядру. Энергетический уровень, соответствующий
этому состоянию, называется нормальным уровнем, а вcе остальные уровни
называются возбужденными.
      Для того, чтобы найти общую формулу для частоты ν излучения
атома водорода при переходе электрона с внешней орбиты n2 на
внутреннюю орбиту n1, подставим выражение (8) в условие частот (2) и
получаем:
             E 2 −E1    me 4 �     1 ��    1 �� �      me 4 �� 1       1 ��
         ν=          = 2 3� − 2−− 2 � = 2 2                          −
                 h    8ε0 h �� n2       � n � �      8ε   h   � n 2 n 2� .
                                         � 1 � �        0      � 1     2 �

Постоянный множитель в правой части
                                me 4
                         R = 2 3 =3,28985 ⋅1015 c −1                         (9)
                               8ε0 h
называется постоянной Ридберга. Тогда окончательно для атома водорода
                                 �            �
имеем:                               �   11 � .                           (10)
                           ν =R�     2
                                       −
                                           2�
                                 � n    n       �
                               � 1        2 �
Здесь n1 = 1,2,3,4,5, ...n2 =(n1 +1) и т.д.
Когда n1 =1, n2 = 2, 3, 4, 5, ...,
      n1 =2, n2 = 3, 4, 5, 6, ... и т.д.
Отсюда следует, что все линии спектра атома водорода могут быть
объединены в серии, которые описываются формулой (10), если n = const.
Серией называется совокупность линий, которая возникает при переходе
электронов с вышележащих орбит на одну определенную орбиту с данным
квантовым числом n.
      Для водорода основными сериями являются: серия Лаймана (n1 = 1).
серия Бальмера (n1 = 2), серия Пашена (n1 = 3). Образование этих
опектральных серий схематически показано на рис.1. Серия Лаймана
расположена в далеком ультрафиолете. В видимой части спектра находится
серия Бальмера, в инфракрасной области спектра лежит серия Пашена.

Страницы