α粒子散射的實驗使我們知道原子具有核式結構,原子的中心有一個帶正電的原子核,它幾乎集中了原子的全部質量,而電子則在核外廣闊的空間繞核旋轉。但電子在核的周圍怎樣運動?它的能量怎樣變化?這些還要通過其他事實來認識。
光譜
1、定義:含有多種顏色的光被分解后,各種單色光按波長大小依次排列的圖案。
2、分類
(1)連續譜:連續分布的包含有從紅光到紫光各種顏色光的光譜叫做連續光譜。
(2)線狀譜:只含有一些不連續的亮線的光譜。
線狀譜的特點:不連續,只是些亮線組成;不同色,每種顏色對應著一種波長;不等距,相鄰兩種光的波長間距不相同。
3、光譜分析:每種原子都有自己特定的線狀譜。不同的原子,其原子光譜不同——原子的“指紋”,因此可以根據光譜來鑒別物質和確定的化學組成,這種方法叫做光譜分析。
氫原子光譜
氫原子是最簡單的原子,其光譜也最簡單。
氫原子光譜
1885年,巴耳末對當時已知的,在可以見光區的四條譜線做了分析,發現上圖的這些譜線可以用一個公式來表示,這個公式被稱為巴耳末式,公式如下:
巴耳末式
其中R叫做里德伯常量,,λ為波長,n為大于等于3的正整數。
經典理論的困難
核外電子繞核運動,會向外輻射電磁波,導致電子能量減少,電子軌道半徑會連續變小,最后電子會一頭栽到原子核上,所以原子應該是不穩定的。由于電子能量減少是連續變化的,輻射出的電磁波頻率應該也是連續變化的,即原子的光譜應該是連續譜。但事實告訴我們,原子是穩定的,原子光譜是線狀譜。
1、無法解釋原子的穩定性。
2、無法解釋原子光譜的分立性。
這些問題無法用經典理論解釋,引入新觀念是必要的,這就是下一節“玻爾的原子模型”的內容了。