原子物理總結

2021-12-21 14:11:15 字數 1785 閱讀 9560

第二章原子的量子態:玻爾模型

1 量子假設一:黑體輻射

黑體:若一物質對什麼光都吸收而無反射,我們就這種物體為「絕對黑體」,簡稱「黑體」。

黑體輻射:在低頻段端由瑞利-金斯公式符合,在高頻端由維恩公式符合。2023年,蒲朗克提出的蒲朗克公式(見p32)在黑體輻射的整段函式上都符合。

蒲朗克公式只有在能量被看成一分一分的情況下才能匯出(能量是量子化的,即在算式**現了n,n=1、2、3……)

玻耳茲曼常數:k=1.34*10^-23j/k;蒲朗克常數:h=6.62606896(±33)*10^-34j*s。

2 量子假設二:光電效應

光電效應現象:在一定頻率的光照下,電路中可以產生電流。注意:一定要是一定的頻率而不是光強。

光電效應的解釋:能量是量子化的,我們將它理解成光子。則光子所帶的能量為e=hν,其中h表示蒲朗克常量,而ν就是光的頻率。

電子在吸收光子的能量後,如果能夠克服原子核的束縛能φ(wo)(也被稱為溢位功),則其將會變成自由電子,其能量為(hν-φ(wo)),如果這些能量沒有其他損失,則全部轉化為動能,即ek(max)= hν-φ(wo)。

閥頻率:當溢位的自由電子的動能為0時,即ν0=φ(wo)/h,我們稱此時的光頻率為閥頻率。在小於閥頻率的光的照射下,不會產生光電子。

遏制電壓:我們假設電子從正極發射出來的最大動能為(m*v^2)/2,當在兩端加的反向電壓,電壓值達到v0=(m*v^2)/(2*e)時,將沒有乙個電子打到另一端,我們將這時的電壓稱為遏制電壓。

3 量子假設三:光譜

巴爾末公式:≡1/λ=(4/b)*(1/2^2-1/n^2),n=2,3,4,5……b=364.56nm。(表示為波長的倒數,稱為波數。)

里德伯方程:≡1/λ=r*(1/n^2-1/n』^2)=t(n)-t(n『),n>=n』,其中t(n)稱光譜項,t(n)=r/n^2,r成為里德伯常量。

r=(2π^2*e^4*me)/((4πε0)^2*c*h^3)。

n=1,稱為萊曼系;n=2,稱為巴耳末系;n=3,稱為帕邢系;n=4,稱為布拉開系;n=5,稱為普豐德系。

4 玻爾模型:1 經典軌道加定態條件

原子核外電子的軌道:rn=(4πε0^2)/(me*e^2)*n^2,≡h/(2π)。

氫原子的半徑: r1=0.053nm。)

2 頻率條件:hν=en』-en。

將頻率條件與里德伯方程比較,容易得出:en=-(r*h*c)/n^2。則電自只在en與en』能級之間發生躍遷,發出(或吸收)的光子相對應的波數為:

≡1/λ=(en』-en)/(h*c)。

氫原子的能級:e1=-13.6mev。)

3 角動量量子化:l=n*。

4 其他輔助公式:精細結構常數:α≡e^2/(4*π*ε0 **c)≈1/137

c=197fm*mev=197nm*ev

e^2/(4*π*ε0)=1.44fm*mev=1.44nm*ev

me*c^2=0.511mev=511kev

電子繞核速度:vn=α*c/n。

5 實驗驗證一:光譜

上述公式推導是在原子核靜止不動,電子繞原子核旋轉的情況下進行的。在實際過程中要考慮原子核的運動,則r就由ra替代(p47),其中a為該元素的符號。

類氫原子光譜:(1/λ)a=ra(1/n^2-1/n』^2)*z^2。

6 實驗驗證二:弗蘭克-赫茲實驗:將加速後帶有不同能量電子通過汞蒸氣,發現在實驗裝置的另一端,電子到達的數目隨著能量呈現週期性的變化(如每隔4.

9v,電子的數目就明顯減少)。弗蘭茲-赫茲實驗分為兩種,一種是加速和撞擊汞蒸氣是同時進行的(p54);另一種是改進版,加速和撞擊汞蒸氣在不同的兩個室中進行(p56)。

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