线谱和能级
原子能级别
- 原子中的电子只能有特定的能量
- 这些能量被称为电子能级
- 它们可以表示为一系列能量不断增加的堆叠水平线
- 通常,电子占据可用的最低能级,这被称为基态
- 如果电子吸收能量,它可以通过以下方式获得能量并提升能级:
- 与其他原子或电子的碰撞
- 吸收光子
- 热源:物理来源,如热
- 这被称为激,当电子向上移动一个能级时,我们称它们处于一个激发态
- 如果电子获得足够的能量从原子中完全移走,这就是所谓的电离作用
- 当电子从较高的激发态返回到较低的能态时,它以光子的形式释放能量
氢原子的电子能级。当电子从高能态移动到低能态时,光子就会被发射出来
线光谱
- 线谱是一种现象,当受激原子发出对应于不同颜色的特定波长的光时发生
- 发射出的光可以被观察到为一系列彩色线,中间有黑暗的空间
- 这一系列的彩色线被称为行或者原子光谱
- 每种元素产生一组独特的光谱线
- 没有两种元素发出同一组光谱线,因此,元素可以通过它们的线谱来识别
- 线谱有两种类型:发射光谱而且吸收光谱
发射光谱
- 当一个电子从较高的能级跃迁到较低的能级,这就导致了发射光子的
- 每个跃迁对应着不同波长的光,这对应着光谱中的一条线
- 由此产生的发射光谱包含一组离散的波长,用黑色背景上的彩色线表示
- 每个发射出的光子都有一个波长,该波长与能量的离散变化有关,如下所示:
- 地点:
- ΔE=能级变化(J)
- h=普朗克常数(J s)
- f=光子频率(Hz)
- c=光速(m s-1)
- λ=光子波长(m)
- 因此,这是证明原子中的电子只能在离散能级之间跃迁的证据
氢气的发射光谱
吸收光谱
- 原子可以通过光子的吸收而升至激发态
- 当白光穿过一个冷却,低压气体人们发现某些波长的光缺失了
- 这种类型的光谱称为吸收光谱
- 吸收光谱由a组成连续光谱包含在特定波长下带有暗线的所有颜色
- 这些暗线恰好对应原子中能级的差异
- 当这些电子回到较低的能级时,光子向各个方向发射,而不是向白光的原始方向发射
- 因此,一些波长似乎消失了
- 吸收光谱中缺失的波长与同一元素对应的发射光谱相同
氢气的吸收光谱
离散能级的差异
- 两个能级之间的差等于一个特定的光子能量
- 能量(高频)的光子由:
ΔE=高频=E2-E1
- 地点:
- E1=上一级能量(J)
- E2=下一级能量(J)
- h=普朗克常数(J s)
- f=光子频率(Hz)
- 使用波动方程时,发射或吸收辐射的波长与能量差的关系为:
- 这个方程表明,两个能级的能量差越大ΔE(E2- E1)波长越短λ反之亦然
工作的例子
氢原子的一些电子能级如下所示。两个能级之间的电子跃迁所产生的最长波长是4.0 × 106m.a)绘制和标记:
- 这种转变产生了4.0 × 10的波长6带字母的Ml.
- 由字母引起的波长最短的转变年代.
b)计算得到最短波长的跃迁波长。
(部分)
-
- 光子能量与波长成反比
- 因此,能量变化最大的波长对应最短的波长(行年代)
- 最小的能量变化对应最长的波长(直线L)
部分(b)