2. Закономерности в атомных спектрах.

Закономерность расположения линии в атоме водорода бала исследована в 1885г. И. Бальмером для видимой области спектра.

в видимой области спектра наблюдаются 4 линии: Н_α,β,γ, ; Бальмером было установлено, что λ соответствует линиям подчиняющимся соотношению:

(1) λ = В ⁿ_n-4 ; В=const; n=3,4,5,6(Н_α,β,γ, )

в последствии было обнаружены дополнительные линии в спектре атома водорода и для них расчет по формуле (1) не давал хорошего совпадения.

Из (1):

(2) ф.Бальмера

4/В - постоянная Ридберга

В последствии было установлено, что в спектре атома водорода наблюдается еще несколько серий:

Крайний УФ

серия Лаймана

Инфр. кр.

с.Пашена

с. Брекета

с. Пфунда

В рез-те все серии можно описать формулой Бальмера: (3)

n=m+1,m+2,m+3

Постулаты Бора.

Целью работы было объединить в единое целое следующее: эмпирические закономерности в спектре атома водорода; ядерную модель атома Резерфорда; квантовый характер испускания и поглощения света.

Первоначально в теории Бора сохранялась классическое описание движения электронов, но для достижения цели ему пришлось наложить некоторые ограничения, которые он сформулировал в виде постулатов:

1 Постулат стацион. состояний: сущ-ют некоторые стацион-е состояния атома, находясь в которых атом не излучает энергии, этим стац-ым состояниям соответствуют опред-е (стац-е) орбиты, по которым движ-ся электрон.

2 Правило квантования орбит: в стац-ых состояниях атом электрона двигаясь по круговой орбите должен иметь строго опред-ое квантованные значения момента импульса, удовл-ие условию: (4) mυ_nr_n = nħ; n=1,2,3,…-N стац-ой орбиты; r-радиус стац-ой орбиты; υ–скорость движ-ия электрона по орбите r_n;

3 Правило частот: при переходе из одного стац-го состояния в другое, испускается или поглощается один квант энергии: Е_n < Е_m -поглощение энергии

Е_n-Е_m = h υ_nm

Е_n > Е_m –излучение энергии

Постулаты 1 и 3 были подтверждены опытом Франка и Герца (1914г.):

в трубке заполненной парами ртути под небольшим давлением(~1 мм рт ст), имелись три электрода: катод К, сетка С и анод А; электроны, вылетавшие из К вследствие термоэлектронной эмиссии, ускорялись разностью потенциалов U, приложенной между К и С; эту разность потенциалов можно было плавно менять с помощью потенциометра П; между С и А создавалось слабое электр-ое поле, тормозившее движ-е электронов к А. Исследовалась зависимость силы тока в цепи анода от напряжения между К и С: сила тока измерялась гальванометром Г, напряжение – вольтметром В; видно, что сила тока вначале монотонно возрастает, достигая max приU=4,9 В, после чего с дальнейшим увеличением U резко падает, достигая min, и снова начинает расти; такой ход кривой объясняется тем, что вследствие дискретности энергетич-х уровней атомы могут воспринимать энергию только порциями: ∆Е₁=Е₂-Е₁ либо ∆Е₂=Е₃-Е₁ и т.д., где Е1,Е2,Е₃…-энергия 1-го, 2-го, 3-го и т.д. стац-ых состояний. Таким образом, в опытах непосредственно обнаруживается сущ-ие у атомов дискретных энергетических уровней могут воспринимать энергию только порциями: