1.2 原子物理学——电子的普线图、能级图，能量吸收和共振

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一、圆形电子轨道谱线

光谱产生的原因：原子中的电子在轨道上发生跃迁。如莱曼系为电子从n’=2,3,4等轨道跃迁到n=1的基态轨道产生。

圆形电子轨道：中心的圆点为原子核，中心最接近原子核为n=1的电子轨道，轨道大小正比于n的平方。如下图：

普线图绘制：根据上方的电子轨道图可以绘制出光谱图，莱曼图的主线谱线为n’=2跃迁到n=1产生，对应的谱线可画为一条从n=2->n=1的一条带箭头的线。莱曼图的第二条谱线可画为n=3->n=1的一条带箭头的线，以此类推，可以绘制出整个莱曼系所有的谱线。

二、能级图

由于圆形电子轨道表示谱线并不方便，为了方便的表示电子跃迁和谱线，引入了能级图。

原子能级图设计规则：

1）按照能量的比例绘制，横线表示电子的能级，横线支架的距离表示能级之间的能差，横线两侧分别为能量和量子数(n)。

2）谱线为一条由电子初能级指向末能级的一条带箭头的直线，即谱线方向由初态指向末态。

3）谱线的箭头向下表示辐射出光子，从高能级跃迁到低能级；箭头向上吸收光子，从低能级跃迁到高能级。氢原子莱曼系即为从高能级向低能级n=1跃迁，可用一些列这样的箭头来表示出莱曼系。

三、能量吸收和共振

对于波尔模型而言，当原子中的电子吸收能量后发生跃迁。

共振：若吸收的外部能量E与原子中两个能级之间的能量差相等，称之为共振，电子可以吸收能量发生跃迁。

对于非共振，可分为以下三种情况：

1）若能量小于，由于两个能级之间没有中间能级可为电子停留，电子不会吸收能量发生跃迁；

2）若能量高于，由于一个光子的能量即为不可再分，电子吸收光子能量后，无能级可供停留。所以此时电子不吸收光子能量或吸收光子能量的几率与共振情况相比非常小，完全可以忽略。

3）若外部能量来自于电子这样的粒子，由于电子可将其一部分动量传递给原子，因此，当电子的动能大于，同样可使电子发生跃迁。