Спектры излучения и поглощения атома

Энергия атома водорода.

Рассмотрим простейший атом водорода, в котором единственный электрон движется в кулоновском поле ядра и обладает потенциальной энергией (рисунок):

.

Решение данного уравнения существует при дискретных и отрицательных значениях энергии, что соответствует случаю связанного с ядром электрону. Из решения следует, что величина определяющая. радиус атома водорода (рисунок):

.

Эта величина называется первым боровским радиусом атома водорода, который он имеет при значении главного квантового числа, равного единице.

Энергия атома водорода определяется следующим образом:

.

Величина

называется ионизационным потенциалом атома водорода.

Энергетический спектр атома водорода дискретный и имеет несколько уровней.

Испускание и поглощение света происходит при переходах электрона с одного уровня на другой. Существует правило отбора, согласно которому квантовое число может изменяться только на единицу

.

При облучении атома фотоном он исчезает, передавая атому всю свою энергию. Атом не может поглотить часть энергии фотона, так как фотон является элементарной частицей, т.е. - неделимым. Поскольку энергетический спектр атома дискретный, атом может поглощать только те фотоны, энергия которых в точности соответствует разности двух его уровней. Так как, поглощающий атом находится в основном состоянии, спектр поглощения должен состоять из линий, соответствующих переходам

, где .

Спектр излучения может быть различным, в зависимости от квантовых чисел начального и конечного состояний. Если при излучении происходит переход из состояния в состояние и при этом испускается фотон, его частоту можно определить следующим образом

,

где величина

называется постоянной Ридберга.

В зависимости от числа в спектре атома водорода различают насколько серий

при -серия Лаймана;

при -серия Бальмера;

при -серия Пашена;

при -серия Брэкета, и т.д.

Переходы, происходящие при этих сериях, показаны на рис.41.5.

Величина

называется термом. С его помощью частоты линий спектра излучения могут быть представлены следующим образом

.

Дата добавления: 2015-04-24