Friday, August 22, 2014

氫原子放射光譜: (1)、產生:1885年,瑞士中學老師巴耳末發現將氫氣充入放電管,加高電壓後,部分氫分子 會因吸收能量而使H-H 鍵斷裂,形成激發態的氫原子,放出之光線通過狹縫,經三稜鏡 分光後,在底片可顯現出光譜


電子所吸收能量不足以到次一高能階時,則會回到原低能階,中途不停留。 ②、當電子由一個較高能階躍遷至較低能階時,電子會將兩能階的能量差以光或熱的形式放 出;若以光的形式放出時便產生光譜

3、氫原子放射光譜: (1)、產生:1885年,瑞士中學老師巴耳末發現將氫氣充入放電管,加高電壓後,部分氫分子 會因吸收能量而使H-H 鍵斷裂,形成激發態的氫原子,放出之光線通過狹縫,經三稜鏡 分光後,在底片可顯現出光譜。   
(2)、特性: ①、光譜只在某些特定頻率中出現,為不連續的明線光譜,每一條譜線相對應一條特定頻率 的光。 ②、在每一光譜區中,各相鄰譜線間隔隨頻率之增高而愈密集。  

③、光譜線可分為三群:紫外光區(來曼系列)、可見光區(巴耳末系列),其他均為紅外光區。  

 2、電磁波光譜: (1)、光譜: ①、定義:各種不同頻率的光在底片或電子感光元件所呈現的譜線。 ②、功能:不同的物質可得到不同的光譜線,這些光譜線就像人的指紋一樣,可以用來鑑別 元素的種類。如下表中金屬鹽類的焰色反應。 
金屬鹽類 LiCl NaCl KCl SrCl2 BaCl2 焰色 紅 黃 紫 深紅 黃綠  

(2)、放射光譜分類: 
區 分 現 象 圖 示
連續光譜
熾熱光源(太陽、電燈泡等) 所放出之光線,在某範圍內, 出現連續頻率的光  即放出能量連續的光 
明線光譜 (不連續光 譜;原子光譜)
氣態原子受激發後僅放出特 定頻率的光,光譜呈線狀分布  即只放出特定能量的光   
3、氫原子放射光譜: (1)、產生:1885年,瑞士中學老師巴耳末發現將氫氣充入放電管,加高電壓後,部分氫分子 會因吸收能量而使H-H 鍵斷裂,形成激發態的氫原子,放出之光線通過狹縫,經三稜鏡 分光後,在底片可顯現出光譜。   
(2)、特性: ①、光譜只在某些特定頻率中出現,為不連續的明線光譜,每一條譜線相對應一條特定頻率 的光。 ②、在每一光譜區中,各相鄰譜線間隔隨頻率之增高而愈密集。  

③、光譜線可分為三群:紫外光區(來曼系列)、可見光區(巴耳末系列),其他均為紅外光區。   
二、芮得柏方程式:
1、1885 年,瑞士數學教師巴耳末找到氫原子光譜可見光區的前四條譜線波長的經驗公式。 1 λ = 1.097× 2 10 ×( 2 11 4n  ),其中 n 為大於 2 的整數,λ 的單位為 nm。 2、科學家受到巴耳末經驗公式的啟發,氫原子光譜的探討延伸至紫外光區與紅外光區,美國 來曼、德國帕申分別在紫外光區、紅外光區發現一組譜線。 3、1889 年瑞典物理學家芮得柏提出氫原子譜線的經驗公式。 1 λ = 1.097× 2 10 ×( 22 12 11 nn  )     n1、n2為正整數,且 n2>n1 芮得柏公式只是一個經驗公式,芮得柏未能深入探究這一公式所蘊涵的物理意義。直到 1913 年丹麥物理學家波耳創立了波耳模型,芮得柏公式的物理含義才得到合理的解釋。  
例題 2、氫原子光譜 下列敘述,何者正確? (A)普朗克拋棄能量是連續的傳統物理觀念,提出了能量量子化的概 念 (B)密立坎油滴實驗測出電子質量 (C)陰極射線在電場中向“+”極偏折 (D)紅外光的波 長大於 X-ray (E)電磁波的能量:遠紫外光>近紫外光>可見光>遠紅外光>近紅外光。 Ans:   
類題 2、氫原子光譜 下列有關氫原子光譜的敘述,何者正確?  (A)為吸收光譜  (B)與彩虹一樣為連續光譜  (C) 為明線光譜  (D)每一條譜線都有其特定的波長  (E)每組譜線各譜條之間的間隔隨著波長的 增加而縮小。 Ans


一、光電效應: 
光電效應最早是由德國物理學家赫茲於 1887 年發現,他在證實馬克士威的電磁理論之火 花放電實驗時,注意到當帶電物體被紫外光照射時會很快失去它的電荷,在偶然情況下發現 了光電效應。1899 年,湯姆森運用巧妙的方法測得產生光電流之荷質比,所獲得的值與陰極 射線粒子的荷質比相近,也就是說,產生的光電流和陰極射線一樣是電子流。物理學家認為, 此一現象乃是由於光(特別是紫外光)照射到金屬表面使金屬內部的自由電子獲得更大的動 能,因而從金屬表面逃逸出來。大約 1900 年,普朗克對光電效應作出初步解釋,並引出了光 具有能量量子化的概念,提出一個能量公式:E=h〃v,光能的大小是由其頻率決定的。1905 年,愛因斯坦提出光子假設,成功解釋了光電效應。   光電效應是指物質因吸收光子(photon)而激發出自由電子的現象。愛因斯坦提出解釋, 當金屬表面在特定的光線照射下,金屬會吸收光子並發射電子(electron),發射出來的電子 叫作光電子(photoelectron)。光的波長需小於一臨界值(相等於光的頻率高於某一臨界值) 時方能發射電子,其臨界值即為極限頻率和極限波長,此臨界值取決於金屬材料,而發射電 子的能量取決於光的波長而非光的強度,這一點無法用光的波動性解釋。按波動性理論,如 果入射光較弱,照射的時間只要夠長,金屬中的電子就能累積住足夠的能量,飛出金屬表面。 可是事實上,只要光的頻率高於金屬的極限頻率,光的亮度無論強弱,幾乎都是瞬時產生電 子。正確的解釋是,光必定是由與波長有關的能量單位(即光子或光量子)所組成。光電效 應實驗清楚的顯示普朗克的光量子假說是正確的,其他的實驗也清楚的指出,光具有可以產 生干涉現象的波動性,另一些實驗結果則證明光也具有粒子性。這種光的波粒二重性(wave -particle duality)為量子力學的基本特徵,這在量子理論中可被清楚的描述。 
  愛因斯坦分析光電效應時使用以下的量化方程式:   光子能量=移出一個電子所需的能量+被發射的電子動能   hv =  +EKmax    h 是普朗克常數,v 是入射光子的頻率,  =hv0 是功函數,為原子移出一個電子所需的最小能
量,EKmax=
1 2 mvmax2 是被激發出電子的最大動能。v0 是光電效應發生的臨界值頻率,m 是被發 射電子的質量,vmax是被發射電子的最快速度。 

木人巷

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