Постулаты Бора
Первый постулат (постулат стационарных состояний):
в атоме существуют стационарные квантовые состояния, не изменяющиеся с течением времени без внешнего воздействия на атом. В этих состояниях атом не излучает электромагнитных волн, хотя и движется с ускорением.
Каждому стационарному состоянию атома соответствует определенная энергия атома. Стационарным состояниям соответствуют стационарные орбиты, по которым движутся электроны.
Второй постулат (правило частот):
при переходе атома из одного стационарного состояния в другое излучается или поглощается один фотон.
Атом излучает (поглощает) один фотон (который несет один квант энергии), когда электрон переходит из состояния с энергией (Еm) в состояние с энергией (Еn). Энергия излученного фотона разности энергий атома в двух его стационарных состояниях:
.
(18.4.1)
Если Еm > Еn, то происходит излучение фотона, если Еm < Еn, то происходит поглощение фотона.
Третий постулат (правило квантования орбит):
В стационарном состоянии атома электрон, двигаясь по круговой орбите, должен иметь дискретные значения момента импульса L.
Надо помнить, движение электрона в атоме мало похоже на движение планет по орбитам. Точнее, электрон на орбите можно назвать электронным облаком, имеющим разную плотность. Орбитой электрона в атоме называется геометрическое место точек, в которых с наибольшей вероятностью можно обнаружить электрон.
18.5. Спектр атома водорода
Спектр излучения атома водорода является линейчатым. Частоты νтп линий этого спектра описываются формулой Бальмера — Ридберга:
,
(18.5.1)
где R=3,293·1015 с1 называется постоянной Ридберга. Целые числа n и m называются главными квантовыми числами, причем m=n+1, n+2 и т. д.
Группа спектральных линий с одинаковым значением n называется серией спектральных линий. Наибольшая частота для каждой серии с главным квантовым числом n соответствует значению m=∞ и называется границей серии или спектральным термом:
.
(18.5.2)
Частота νтп линии равна разности термов:
.
(18.5.3)
При n=1 получается серия линий, расположенная в далекой ультрафиолетовой части спектра (серия Лаймана):
,
m=2,
3,
... (18.5.4)
При n=2 наблюдается серия Бальмера, расположенная в видимой части спектра:
,
m=3,
4, 5,
... (18.5.5)
В инфракрасной части спектра расположены серии спектральных линий:
Серия Пашена – n=3, m=4,5,6,…
Серия Брэкета – n=4, m=5,6,7,…
Серия Пфунда – n=5, m=6,7,8,…
Серия Хэмфри – n=6, m=7,8,9,…
В квантовой механике вводятся правила отбора, ограничивающие число возможных переходов электронов в атоме, связанных с испусканием и поглощением света. Теоретически доказано и экспериментально подтверждено, что для дипольного излучения электрона, движущегося в центрально-симметричном поле ядра, могут осуществляться только такие переходы, для которых:
изменение орбитального квантового числа Δl удовлетворяет условию
.
изменение магнитного квантового числа Δml удовлетворяет условию
.