质量,h为普朗克常量,这一条件表明,电子绕核的轨道半径是不连续的,或者说轨道是量子化的,每一可取的轨道对应一个能级。r
定态假设意味着原子是稳定的系统,跃迁假设解释了原子光谱的离散性,最后由氢原子中电子轨道量子化条件,可导出氢原子能级和氢原子的光谱结构。r
氢原子的轨道能量即原子能量,为r
因圆运动而有r
由此可得r
根据轨道量子化条件可得:r
,
1,2r
因,便有r
得量子化轨道半径为:r
,
1,2r
式中已将r改记为r
对应的量子化能量可表述为:r
,
1,2r
1对应基态,基态轨道半径为r
计算可得:0529r
r1也称为氢原子的玻尔半径r
基态能量为r
计算可得:E1eV。r
对激发态,有:r
,
1,2r
越大,r
越大,E
也越大,电子离核无穷远时,对应,因此氢原子的电离能为:r
r
电子从高能态E
跃迁到低能态Em辐射光子的能量为:r
r
光子频率为,r
因此氢原子光谱中离散的谱线波长可表述为:r
,r
试求氢原子中的电子从第
轨道迁跃到
1第轨道时辐射的光波频率,进而证明当
很大时这一频率近似等于电子在第
轨道上的转动频率。r
辐射的光波频率即为辐射的光子频率,应有r
将r
代入可得r
r
当
很大时,这一频率近似为r
电子在第
轨道上的转动频率为:r
r
将r
代入得r
因此,
很大时电子从
第轨道跃迁到第
1轨道所辐射的光波频率,近似等于电子在第
轨道上的转动频率,这与经典理论所得结要一致,据此,玻尔认为,经典辐射是量子辐射在时的极限情形。r
1、1.3、氢原子光谱规律r
1、巴耳末公式r
研究原子的结构及其规律的一条重要途径就是对光谱的研究。19世纪末,许多科学家对原子光谱已经做了大量的实验工作。第一个发现氢原子线光谱可组成线系的是瑞士的中学教师巴耳末,他于1885年发现氢原子的线光谱在可见光部分的谱线,可归纳为如下的经验公式r
,
3,4,5,r
式中的为波长,R是一个常数,叫做里德伯恒量,实验测得R的值为1096776107。上面的公式叫做巴耳末公式。当
3,4,5,6时,用该式计算出来的四条光谱线的波长跟从实验测得的、、、四条谱线的波长符合得很好。氢光谱的这一系列谱线叫做巴耳末系。r
2、里德伯公式r
1896年,瑞典的里德伯把氢原子光谱的所有谱线的波长r