Постулаты Бора. Теория атома водорода по Бору. Расчет энергетических состояний атома водорода с точки зрения теории Бора.
Постулаты Бора. Теория атома водорода по Бору. Расчет энергетических состояний атома водорода с точки зрения теории Бора. - раздел Математика, Законы геометрической оптики.Их обоснование с точки зрения теории Гюйгенса Первый Постулат Бора: Атомы Могут Длительное Время Находиться Только В Опреде...
Первый постулат Бора: Атомы могут длительное время находиться только в определенных, так называемых стационарных состояниях, в которых атом не излучает и не поглощает энергию. Энергии стационарных состояний …образуют дискретный спектр. (2) Момент импульса электрона в этих состояниях должен быть целым кратным от постоянной Планка.
Второй постулат Бора: При переходе атома из одного начального стационарного состояния с энергией в другое конечное состояние с энергией происходит излучение кванта света, причем . (3),
–условие орбит
–условие частот
Электроны в атомах совершают орбитальное движение вокруг ядра под действием кулоновских сил. Но орбитами могут быть только стационарные, определяемые условиями квантования. Действует 2-ой закон Ньютона: (4).
Совместное решение (2) и (3) дает:
Зная и можно найти: ,
, можно найти полную энергию электрона в атоме водорода:
(5).
Спектральные линии возникают при переходе электронов с одного уровня на другой (более низкий), а энергия, испускаемая квантом, равна разности энергий этих двух уровней:
(6),
, здесь h - постоянная Планка, равная 6,625 *10-34 Дж.с. Из (6) и (13) следует, что длины волн спектральных линий атома водорода описываются формулой, аналогичной (1): (7).
Cравнивая (1) и (7), можно вычислить постоянную Ридберга: (8), где e - заряд электрона, m - его масса, - электрическая постоянная, равная 8,85*10-12 Ф/м.
Физический смысл спектральных линий – монохроматические излучения, возникающие в результате перехода атома в данное состояние из всех возможных возбужденных состояний, расположенных выше. На рис. изображены уровни энергии атома водорода, а стрелками обозначены переходы между уровнями, соответствующие спектральным линиям. Из рисунка видно, что линии в спектре водорода можно разложить по сериям: для всех линий серии, значение остается постоянным, а m может принимать значения любые от m= n+1 до .
В спектр испускания атома водорода входит несколько серий, расположенных в различных областях спектра:
а) серия Лаймана - крайняя ультрафиолетовая область,где n=1, m=2,3,.....;
б) серия Бальмера - видимая и близкая ультрафиолетовая область
, где n=2, m=3,4,5,....;
в) серия Пашена - инфракрасная область спектра , где n=3, m=4,5,6....;
г) серия Брэккета - инфракрасная область спектра , где n=4, m=5,6,7,....;
д) серия Пфунда - инфракрасная область спектра , где n=5, m=6,7,...;
Как видно из рисунка, головными линиями каждой серии являются линии, длины волн которых могут быть рассчитаны по формуле:(9)
Переходы, обозначенные жирными линиями, соответствуют головным линиям серии и определяются формулой (9): переходы на заштрихованные уровни соответствуют границе серии и определяются формулой (7) , если в ней m=, то их длины волн выразятся формулой:(10) Особый интерес представляет граница серии Лаймана. Зная частоту граничной серии Лаймана, можно определить энергию, необходимую для отрыва электрона от атома водорода, находящегося в нормальном или основном состоянии с n=1. Эта энергия называется энергией ионизации и вычисляется по формуле:
Метод квантования: орбиты электронов, соответствующие стационарным состояниям атомов, являются одними из возможных по классической механике орбит. Метод отбора орбит, соответствующих стационарным состояниям и называется методом квантования. Условие для круговых орбит: . Движение по эллипсу более сложное. Метод был обобщен Зоммерфильдом. Он показал, что квантовых условий должно быть столько, сколько степеней свободы имеет рассматриваемый тип движения. Под действием внешних воздействий эллиптическая орбита прецессирует и движение имеет три степени свободы. Зоммерфильд ввел еще два квантовых числа: l – орбитальное и m – магнитное квантовое число. l - орбитальное квантовое число, которое при заданном принимает значения l=0,1,...,n-1, т.е. всего n значений, и определяет момент импульса электрона в атоме и определяет форму орбиты. Главное квантовое число n определяет энергетические уровни электрона в атоме и может принять любые целочисленные значения, начиная с единицы: n=1,2,3,... - магнитное квантовое число, которое при заданном может принимать значения , т.е. всего 2 значений. Оно определяет проекцию момента импульса электрона на заданное направление, причем вектор момента импульса электрона в атоме может иметь в пространстве 2l+1 ориентаций.
Интерференция в тонких пленках.
При падении световой волны на тонкую прозрачную пластину происходит отражение от обеих поверхностей. В результате возникают две световые волны, которые при известных условиях могут интерферировать.
ЯВЛЕНИЕ ПОЛНОГО ВНУТРЕННЕГО ОТРАЖЕНИЯ. СВЕТОВОДЫ.
Пусть луч падает на границу раздела двух сред. С увеличением угла падения увеличивается угол преломления до тех пор, пока при некотором угле падения i1=p¤2угол преломления не окажется равным p¤2. У
Применение интерференции. Интерферометр Майкельсона.
Явление интерференции света используется в ряде весьма точных измерительных приборах, получивших название интерферометров. Рассмотрим интерферометр Майкельсона.
Монохроматический свет от и
Применение интерференции. Интерферометр Фабри-Перо.
Явление интерференции применяется для обнаружения дефектов, либо для определения качества обработки поверхности, либо для определения показателей преломления с очень высокой степенью точности. Для
Просветление оптики.
Интерференция при отражении от тонких пленок лежит в основе просветления оптики. Прохождение света через каждую преломляющую поверхность линзы сопровождается отражением примерно 4% падающего света.
Бизеркало Френеля
Свет от точечного источника S падает на два плоских зеркала m1C m2C расположенных перпендикулярно плоскости рисунка и соединенных по линии С. Угол между плоскостями зеркал оче
Дифракция рентгеновских лучей. Условия Вульфа-Брэггов.
Пространственной, или трехмерной, дифракционной решеткой называется такая оптически неоднородная среда, неоднородности которой периодически повторятся при изменении всех трех пространственных коорд
Физические принципы получения и восстановления голограммы.
Голография – это безлинзовое получение и последующее восстановление оптического изображения путём востановления волнового фронта. Экспериментальное воплощение и дальнейшая разработка этого способа
Интерференция поляризованных лучей.
Если на двояко преломляющую пластинку вырезанную вдоль оптической оси падает поляризованный свет, то вектор E, который образует какой то угол
Фазовые пластинки
Пластинки, вырезанные вдоль оптической оси видимого луча, преломление не наблюдается, однако в пластинке распространяются два фронта волн, между которыми на выходе из пластинки между ними появляетс
Анализ поляризованного света. Закон Малюса.
Анализ поляризованного света предполагает, что нужно ответить на два вопроса: 1) является ли свет поляризованным? 2)если он поляризован, так какому виду поляризации он относится?
Для ответ
Закон Малюса.
Допустим, что два поляризатора поставлены другь за другом, так что их оси ОА1 и ОА2 образуют между сабой некоторый угол. Первый поляризатор пропустит свет, электрический векто
Вращение плоскости поляризации. Поляриметр-сахариметр.
При прохождении линейно поляризованного света, через некоторые вещества, называемые оптически активными, плоскость поляризации света поворачивается вокруг направления луча (кристаллы, чистые жидкос
Рассеяние света. Степень поляризации рассеянного света.
Рассеянием света называется явление преобразования света веществом, сопровождающееся как несобственное свечение вещества.
Природа рассеивания света. Распростр- ся в среде свет (эл/м
Эффект Доплера в оптике.
Согласно принципу относительности Эйнштейна, уравнение световой волны во всех инерциальных системах отсчёта одинаково по форме. Используя преобразования Лоренца, можно получить уравнение волны, пос
Тепловое излучение.
Тепловым излучением называется излучение нагретых тел. Все тела обладают тепловым излучением. Основная особенность теплового излучения – равновесность (тепловое излучение – это единственное равнове
Оптическая пирометрия. Пирометр с исчезающей нитью.
Для сильно нагретых тел измерения температуры при помощи термоэлементов, болометров не особенно достоверны. Таким образом, единственным надежным способом измерения температуры являются способы, осн
Интерференция фотонов.
Описываются интерференционные опыты при малых интенсивностях светового потока, из которых делается вывод о существовании явления интерференции при наличии лишь одного фотона. Обсуждается интерпрета
Корпускулярная интерпретация опытов Юнга.
При наблюдении опыта Юнга, интенсивность интерференционной картины в точках экрана не равна сумме интенсивностей от щелей по отдельности. Отличие обуславливается разностью фаз волн от щелей. Отсюда
Фотоэффект.
Фотоэффект был открыт Герцем в 1887. Изучен был Столетовым.
Явление вырывания электронов с поверхности металлов под действием света получило название фотоэффекта.
Экспериментал
Эффект Комптона.
Гамма фотон рассеивается на электрон и электрон приобретает импульс и в результате рассеянный
Спектры щелочных элементов.
Щелочные металлы одновалентны и их сравнительно легко ионизировать. Если атом щелочного металла имеет всего z электронов, то можно утверждать, что z-1 электронов образуют структуру атома благородно
Дублетная структура спектров щелочных элементов.
При анализе спектров щелочных металлов с помощью спектроскопических приборов обнаруживается, что каждая из линий излучения в действительности расщепления на две линии, т. е. Является дублетом. Расщ
Опыт Штерна и Герлаха.
С помощью опыта Штерна (1922) и Герлаха (измерение магнитного момента атома) было обнаружено пространственное квантование. Электрон вращается по замкнутой орбите (круг или эллирс) и должен иметь ма
Эффект Зеемана.
В 1896 г. Зееману при помощи значительно более мощных полей и тонких спектральных приборов удалось обнаружить, что при помещении источника света между полюсами электромагнита спектральные линии исп
Молекулярные спектры.
Строение молекул и свойства их энергетических уровней проявляются в молекулярных спектрах – спектрах излучения (поглощения), возникающих при квантовых переходах между уровнями энергии молекул. Спек
Комбинационное рассеяние света.
Природа рассеяния света:
Распространяющийся свет в среде (электро-магнитная волна) воздействует на молекулы среды, которые поглощают энергию этой волны в определенном диапазоне част
Люминисценция. Определение. Правило Стокса.
В природе давно известно излучение, отличное по своему характеру от всех известных видов излучения (теплового излучения, отражения, рассеяния света и т. д.). Этим излучением является люминесцентное
Нелинейная оптика.
Явления преломления и отражения света с молекулярной точки зрения рассматриваются как результат интерференции падающей волны и вторичных волн, испускаемых молекулами среды благодаря вынужденным кол
Энергетический эффект ядерных реакций.
Ядерная реакция характеризуется энергией ядерной реакции Q, равной разности конечной и исходной пар в реакции. Если Q<0, то реакция идет с поглощением энергии и называется эндотермической
Цепная реакция деления.
В ядерной реакции осколки деления в момент своего образования обладают избытком нейтронов над протонами. Избыточные нейтроны, испускаемые осколками, называются нейтронами деления. Число их может бы
Космическое излучение.
В результате многочисленных экспериментов установленно что осмические лучи приходят на поверхность со всех сторон, причём не удалось обнаружить на небесной сфере какую-либо точку, или ибласть, из к
Эффект Мессбауэра.
Все возбуждённые энергетические уровни ядра имеют значения энергия, определяемой из соотношения неопределенностей:
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов