第三章:碱金属原子光谱 内容提要: 1、玻尔理论的局限性 2、第四章:碱金属原子光谱 3、原子实的极化和轨道贯穿 目的要求: 1、了解新旧量子论的联系与区别 2、掌握碱金属原子的特点及其光谱规 了解原子实极化与轨道贯穿的作用。 重点难点: 、碱金属光谱规律 回主页
第三章：碱金属原子光谱 内容提要： 1、玻尔理论的局限性 2、第四章：碱金属原子光谱 3、原子实的极化和轨道贯穿 目的要求： 1、了解新旧量子论的联系与区别 2、掌握碱金属原子的特点及其光谱规 律3、了解原子实极化与轨道贯穿的作用。 重点难点： 1、碱金属光谱规律 回主页
教学内容: 在前面一章中,我们主要研究了氢原子的光谱规律及玻尔的氢 原子理论,利用玻尔的氢原子理论可以很好地解释氢原子的光谱 现象及氢原子的结构问题。 、玻尔理论的局限性 对于原子中电子如何绕核运动,玻尔理论给人以清楚的图像, 直到如今从们还常用这一模型来解释原子性质。 玻尔提出的定态、离散能级与角动量量子化等概念对后来量子力 学的发展起到了巨大的推动作用。 尽管如些,玻尔理论仍是一个不完全的理 爸只适应于单电子原子,而不适合于多电子原子,因为玻尔理论 中没有考虑电子与电子之间的相互作用。 另外,如果仔细分析氢原子或其它原子的辐射光谱的话,我们 发现许多谱线并不是单一的波长,而是由两条或两条以上的靠 得很近的谱线组成的
教学内容： 在前面一章中，我们主要研究了氢原子的光谱规律及玻尔的氢 原子理论，利用玻尔的氢原子理论可以很好地解释氢原子的光谱 现象及氢原子的结构问题。 一、玻尔理论的局限性 对于原子中电子如何绕核运动，玻尔理论给人以清楚的图像， 直到如今从们还常用这一模型来解释原子性质。 玻尔提出的定态、离散能级与角动量量子化等概念对后来量子力 学的发展起到了巨大的推动作用。 尽管如些，玻尔理论仍是一个不完全的理 它只适应于单电子原子，而不适合于多电子原子，因为玻尔理论 论 中没有考虑电子与电子之间的相互作用。 另外，如果仔细分析氢原子或其它原子的辐射光谱的话，我们 发现许多谱线并不是单一的波长，而是由两条或两条以上的靠 得很近的谱线组成的
玻尔理论无法解释谱线的这种精细结构。 模型的局限性还表现在它缺乏计算原子其它性质的理论方 如不能计算出不同谱线的相对强 换言之,处在n=态上的电子有多少次直接跳到1态上,有多少 次先跳到2再到1上发出两种光。对此玻尔理论无能为力 其问题出在理论结构本身,它是经典理论与量子条件的结合(所 以又称为旧量子论),其量子条件没有理论根据,缺乏逻辑的统 性 当时的物理学出现了一种比较混乱的情况,经典理论与量子理论 无法统一。 就在这个时候,1923年法国物理学家德布罗意根据光的波粒二象 性提出物质波假设,认为不仅仅光,其它任何微观客体都有波粒 二象性。 而且这一假设被后来的电子衍射实验所验证
玻尔理论无法解释谱线的这种精细结构。 模型的局限性还表现在它缺乏计算原子其它性质的理论方 法。例如不能计算出不同谱线的相对强 度。换言之，处在n=3态上的电子有多少次直接跳到1态上，有多少 次先跳到2再到1上发出两种光。对此玻尔理论无能为力。 其问题出在理论结构本身，它是经典理论与量子条件的结合（所 以又称为旧量子论），其量子条件没有理论根据，缺乏逻辑的统 一性。 当时的物理学出现了一种比较混乱的情况，经典理论与量子理论 无法统一。 就在这个时候，1923年法国物理学家德布罗意根据光的波粒二象 性提出物质波假设，认为不仅仅光，其它任何微观客体都有波粒 二象性。 而且这一假设被后来的电子衍射实验所验证
德布罗意波的理论导致了薛定谔在1925年以波动方程的形式建立 新的量子理论(标志着量子力学的建立)。 不久薛定谔证明,这两种量子理论是完全等价的,只不过形式不 同罢了。 事实上,玻尔理论中有些观点是不符合量子力学理论的。 虽然玻尔理论有一定的局限性,但是,我们在以后的讨论中并不 打算完全抛弃这个理论模型 因为它给出了原子结构一个有用而直观的物理图像,许多原子性 质特别是原子的磁性实际上都可以根据玻尔轨道概念解释 但我们要对旧量子论作一些修改。 角量子数轨道角动量磁(轨道方向)特殊方向的动量 量子数 旧量子论 nb=1,2, n 2丌 n,n-…,0,…, 2丌 量子力学:=0,1,2 n-1=V(+1)m 1.1-1 2丌
德布罗意波的理论导致了薛定谔在1925年以波动方程的形式建立 新的量子理论（标志着量子力学的建立）。 不久薛定谔证明，这两种量子理论是完全等价的，只不过形式不 同罢了。 事实上，玻尔理论中有些观点是不符合量子力学理论的。 虽然玻尔理论有一定的局限性，但是，我们在以后的讨论中并不 打算完全抛弃这个理论模型 因为它给出了原子结构一个有用而直观的物理图像，许多原子性 质特别是原子的磁性实际上都可以根据玻尔轨道概念解释。 但我们要对旧量子论作一些修改。 旧量子论： 量子力学： 角量子数 轨道角动量 磁（轨道方向） 量子数 特殊方向的动量 nф=1,2, …,n l=0,1,2, …,n-1 2 h p = n 2 ( 1) h p l l l = + n = n ,n −1, ,0, ,−n m = l,l −1, ,0, ,−l 2 h p = n 2 h pm = m
前面我们知道玻尔理论也适用于和氢原子有相似结构的类氢离子。 类氢离子与氢原子最大的相似之处在于原子核外都只有一个电子, 但它的原子核的电荷数大于1 下面呢,我们将要讨论另一种与氢原子类似的原子,就是碱金属。 它与氢原子的共同之处在于,最外层都只有一个电子,可以 把碱金属原子去掉最外层电子之后的部分叫做“原子实”而这 个原子实与氢原子核一样也只带一个正电荷。 、碱金属原子的光 桎前面讨论氢原子光谱时,我们已知道,氢原子的光谱可表示为 D=R 式中第一项为原子跃迁的终态,决定光谱所在的线系,第二项 为原子跃迁的初态。 在同一线系中(m相同)随着n的增大,谱线的波长越来越短,且 间隔越来越小,最后趋于线系限
前面我们知道玻尔理论也适用于和氢原子有相似结构的类氢离子。 类氢离子与氢原子最大的相似之处在于原子核外都只有一个电子， 但它的原子核的电荷数大于1。 下面呢，我们将要讨论另一种与氢原子类似的原子，就是碱金属。 它与氢原子的共同之处在于，最外层都只有一个电子，可以 把碱金属原子去掉最外层电子之后的部分叫做“原子实”而这 个原子实与氢原子核一样也只带一个正电荷。 二、碱金属原子的光 谱在前面讨论氢原子光谱时，我们已知道，氢原子的光谱可表示为 2 2 2 ~ 1 1 ~ n R m n R H H = − = − 式中第一项为原子跃迁的终态，决定光谱所在的线系，第二项 为原子跃迁的初态。 在同一线系中（m相同）随着n的增大，谱线的波长越来越短，且 间隔越来越小，最后趋于线系限