1. Вопросы теории.

Излучение и поглощение энергии атомами. Структура энергети­ческих уровней атомов. Оптические спектры атома водорода и спектры сложных атомов.

Структура энергетических уровней сложных молекул. Молекулярные спектры.

Эмиссионный и абсорбционный спектральный анализ, его медицинс­кое применение. Спектроскопы, спектрографы, монохроматоры, спектро­фотометры и их применение в медицине.

1. Излучение и поглощение энергии атомами и молекулами.

В 1913 году Бором предложена теория излучения света, которая основывается на двух постулатах:

1. Внутренняя энергия атома дискретна, то есть может принимать только определённые дозволенные значения или уровни, кратные характерным для данного атома количествам, или квантам энергии. Состояния атома, соответствующие этим уровням энергии, являются стационарными: в таком состоянии атом не излучает электромагнитных волн, несмотря на происходящее в нём движение электронов.

2. Испускание (или поглощение) электромагнитного излучения происходит при переходе атома из одного стационарного состояния в другое. При этом испускается (или поглощается) фотон монохроматического излучения с энергией, равной разности энергий энергетических уровней Е_m и E_n:

h=E_m-E_n,

где E_mи E_n- энергия системы в первом и втором состояниях,h– постоянная Планка, - частота излучаемой волны..

На основе этих постулатов Бор разработал теорию излучения и поглощения энергии света атомом водорода. Он предположил, что из всех возможных орбит электрона осуществляются только те, для которых момент импульса (момент количества движений) равен целому кратному постоянной Планка, делённой на 2 :

(n= 1, 2, 3, . . .) (1.1.)

Число n, называется главным квантовым числом, соответствует порядковому номеру орбиты.v– скорость движения электрона по стационарной орбите.

В случае атома водорода кулоновская сила взаимного притяжения протона и электрона является центростремительной силой, удерживающей электрон на орбите, то есть:

, (1.2)

где m и е - масса и заряд электрона, r - радиус орбиты.

Исключая vиз (1.1) и (1.2), получим, что радиус электронных орбит в атоме может принимать лишь ряд дискретных значений:

из (1) подставляем в (1.2)откуда, (n= 1, 2, 3, ...).

Таким образом, радиусы стационарных орбит атома водорода прямо пропорциональны квадрату квантового числа n².

Для первой, основной, орбиты n = 1 и радиус .

Из рассмотренных соотношений находится и скорость движения электрона по стационарной орбите . Для основной орбиты атома водорода (n= 1):2,310⁸см/сек. Таков порядок скорости движения электронов по орбите.

Энергетический уровень атома обусловлен полной энергией электрона, которая слагается из кинетической энергии электрона (ядро неподвижно) и энергии взаимодействия электрона с ядром (потенциальной энергии). Потенциальная энергия электрона (по знаку она отрицательна как потенциальная энергия сил притяжения) равна:

Полная внутренняя энергия:

Е_Э=

учитывая, что ,

находим: Е_Э =