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高中物理
第十五章 原子结构与波粒二象性
光谱
最后
更新:
2024-01-09 08:45
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光谱
用棱镜或光栅可以把物质发出的光按波长 (频率)展开,获得波长 (频率) 和强度分布的记录 (图 4.4-1), 即光谱。有些光谱是一条条的亮线, 叫作谱线, 这样的光谱叫作线状谱。有的光谱看起来不是一条条分立的谱线, 而是连在一起的光带, 叫作连续谱。图 4.4-2 中最上一条是连续谱,其他几条则既有线状分立谱又有连续谱。  气体中中性原子的发光光谱都是线状谱, 说明原子只发出几种特定频率的光。不同原子的亮线位置不同, 说明不同原子的发光频率是不一样的, 因此, 这些亮线称为原子的特征谱线。  1885 年, 瑞士科学家巴耳末对当时已知的氢原子在可见光区的四条谱线, 即图 4.4-3 中 $\mathrm{H}_\alpha 、 \mathrm{H}_\beta 、 \mathrm{H}_\gamma 、 \mathrm{H}_\delta$ 谱线作了分析, 发现这些谱线的波长 $\lambda$ 满足一个简单的公式, 即 $$ \frac{1}{\lambda}=R_{\infty}\left(\frac{1}{2^2}-\frac{1}{n^2}\right) \quad n=3,4,5, \cdots $$ 式中 $R_{\infty}$ 叫作里德伯常量, 实验测得的值为 $R_{\infty}=1.10 \times 10^7 \mathrm{~m}^{-1}$ 。这个公式称为巴耳末公式, 式中的 $n$ 只能取整数, 它确定的这一组谱线称为巴耳末系。巴耳末公式以简洁的形式反映了氢原子的线状光谱的特征。 除了巴耳末系, 后来发现的氢光谱在红外和紫外光区的其他谱线也都满足与巴耳末公式类似的关系式。
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