![]() Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
![]() Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
![]() |
Теоретические сведения. Спектр излучения является важной характеристикой вещества, которое позволяет установить некоторые особенности его строения
Спектр излучения является важной характеристикой вещества, которое позволяет установить некоторые особенности его строения, свойства атомов и молекул. Спектры испускания и поглощения разных химических элементов состоят из множества линий, группы которых называются спектральными сериями. Наиболее простой спектр имеет атом водорода. Длины волн излучения описываются формулой Бальмера-Ритца:
где λ – длина волны излучения, R – постоянная Ридберга, n1 и n2 – целые числа, соответствующие номеру стационарного состояния атома. Каждой серии спектра атома водорода соответствует определенное значение n1 . n2 может принимать значения от n1 +1 до +∞. Таким образом спектр излучения водорода можно представить в виде следующих серий (рисунок 5.1). Серия Лаймана (n1 =1) – ультрафиолетовая область спектра. Серия Бальмера ((n1 =2) – видимая область спектра и ближняя часть ультрафиолетовой области. Серия Пашена (n1 =3) – инфракрасная область спектра.
Серия Пфундта (n1 =5) - инфракрасная область спектра.
Рисунок 5.1
Линия, соответствующая переходу электрона в атоме водорода с уровня n=3 на уровень n=2 в серии Бальмера является наиболее яркой и называется головной линией (первая линия каждой серии – головная). В данной работе определяются длины волн четырех линий серии Бальмера, принадлежащих видимой области спектра. Эти линии имеют следующие обозначения: Hα – красная линия (n2 =3), Hβ –голубая линия (n2 =4), Hγ – сине-голубая (n2 =5), Hδ – фиолетовая (n2 =6). Как известно, экспериментальные исследования спектров излучения атомов послужили основой для построения теории, объясняющей их строение и закономерности в спектрах излучения и поглощения. Попытки построить модель атома, которая смогла бы объяснить возникновение спектров испускания, были предприняты Томсоном (1903 г.), Резерфордом (1913 г.) и потерпели неудачу. Первая попытка построения неклассической теории атома была предпринята Н.Бором в 1913 г. В основе этой теории лежала идея связать в единое целое эмпирические закономерности линейчатых спектров (формулу Бальмера), ядерную модель Резерфорда и квантовый характер излучения света (теория Планка). В теории Бора не содержалось принципиального отказа от описания поведения электрона в атоме при помощи законов классической физики. Однако Бору пришлось дополнить классическое описание состояния электрона в атоме некоторыми ограничениями. Эти ограничения были сформулированы в виде постулатов. Первый постулат Бора (постулат стационарных состояний) заключается в следующем: из бесконечного множества электронных орбит, возможных с точки зрения классической механики, осуществляются только некоторые дискретные орбиты, удовлетворяющие определенным квантовым состояниям, энергии которых составляют дискретный ряд: W1 ,W2,W3,...Wn. В стационарном состоянии атом не излучает. Второй постулат Бора (правила квантования орбит): в стационарном состоянии атома электрон движется только по таким орбитам, для которых момент импульса электрона удовлетворяет условию:
где ħ – постоянная Планка, равная 1,054.10-34 Дж.с; n =1,2,3,…; me – масса электрона; rn – радиус соответствующей орбиты.; v n – скорость электрона. Третий постулат Бора (правило частот): при переходе атома из одного стационарного состояния в другое испускается или поглощается один квант энергии. Излучение происходит при переходе из состояния с большей энергией в состояние с меньшей энергией, т.е. при переходе электрона с орбиты, более удаленной от ядра, на более ближнюю к ядру:
где
Теория Бора дала возможность построить модель атома водорода и водородоподобных ионов где
Кулоновская сила сообщает электрону центростремительное ускорение, т.е.
Из (5.5) следует, что
т.е. потенциальная энергия равна удвоенному значению его кинетической энергии:
Подставив (5.5) в (5.4), получим:
Для определения радиуса орбиты
Таким образом rn~ n2, т.е. с ростом номера орбиты радиус ее растет. Для водорода (z=1) при n =1: Подставив (5.9) в выражение (5.8), получим:
Таким образом, из выражения (5.10) следует: ¨ Полная энергия электрона в атоме отрицательна. ¨ Энергия электрона в атоме принимает дискретный ряд значений, которые представлены на рисунке 5.1 При n =1 энергия минимальна, при n →∞ энергия электрона максимальна, и он покидает атом. Атом при этом ионизируется. Воспользуемся третьим постулатом Бора и формулой энергии электрона (5.10), определим длину волны излучения при переходе электрона из одного энергетического состояния в другое. Длина волны связана с циклической частотой соотношением
Для длины волны формулу (5.11) можно записать в виде:
Обозначив
где R – постоянная Ридберга. Теория Бора смогла объяснить факт испускания света атомом: при переходе электрона из состояния с большей энергией Wn в состояние с меньшей энергией Wm атом излучает квант энергии При поглощении порции энергии ΔW электрон переходит из основного состояния (n =1) в возбужденное (переход 1 на рисунке 5.2). В этом состоянии атом пребывает незначительный промежуток времени Δt~10-8 с, а затем переходит в основное состояние, причем этот переход может осуществляться ступенчато.
Рисунок 5.2 - Возможные переходы электронов в атоме.
Date: 2015-05-18; view: 795; Нарушение авторских прав |