玻尔理论.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第十六章 量子物理,16-4,氢原子的玻尔理论,一 氢原子光谱的规律性,1.,实验观察：氢原子可见光谱,谱线是线状分立的,1885,年瑞士数学家巴耳末发现氢原子光谱,可见光部分,的规律,氢原子,各谱线系,的,波数,可用一个经验公式来表示：,波数,里德伯常量,H,H,H,H,a,波数,里德伯常量,（,1,）,为,赖曼系,各谱线系位于,紫外线波段,（,2,）,为,巴尔末系,各谱线系位于,可见光波段,（,3,）,为,帕邢系,（,4,）,为,布拉开系,（,5,）,为,普丰德系,2.,规律,:,（,1,）,氢原子光谱是,分立的线状光谱,，各条谱线具有确定的波长；,（,2,）,每一谱线的波数可用两个光谱项之差表示；,（,3,）,前项确定，,改变后项,，得出,同一谱系,的各条谱线的波长,;,改变前项,就给出,不同的谱系,。,各谱线系位于,红外线波段,二 经典理论遇到的困难,1897,年,J.J.,汤姆孙发现电子,1903,年，,汤姆孙,提出原子的“葡萄干蛋糕模型”,1.,卢瑟福,的原子有核模型,（行星模型）,1911,年,正电荷集中了原子的绝大多数质量，集中在原子中心极小的区域内，构成原子核，电子在外围绕原子核运转，就象行星绕太阳一样。,原子内部的正负电荷是如何分布的？,卢瑟福模型成功地解释了,粒子的散射实验,阿散射,“行星式”原子模型的,困惑,1,）原子如何处于稳定？,根据经典电磁理论，,加速运动的电子要发射电磁波，其能量要不断减小，轨道半径不断减小，最终降落到原子核上,原子毁灭！（原子不稳定）,2,）原子发光的光谱应该是连续的，怎能是线状的？,做圆周运动的电子发射电磁波的频率等于其圆周运动的频率。,轨道半径连续减小，圆周运动的频率连续变化,，光谱应是连续的。,1.,玻尔的三条基本假设,定态假设：,原子系统只能处在一系列不连续的稳定能量状态中（,定态,），处在定态中的原子,不,辐射电磁波,.,角动量量子化假设：,电子以速度 在半径为 的圆周上绕核运动时，其定态,角动量 只能取分立值,满足,主,量子数,频率条件,跃迁假设：,只有当原子从高能量 的定态跃迁到低,能量 的定态时，才能辐射电磁波,(,光子,),，其,频率满足,三,氢原子的,玻尔理论（,1913,年）,N.,玻尔,18851962,，,汤姆孙和卢瑟福的学生，对卢瑟福的有核原子模型产生极大的兴趣。,1937,年访问过中国。,研究原子结构，特别是研究从原子发出的辐射,1922,诺贝尔物理学奖,3.,玻尔理论对氢原子光谱的解释,氢原子能级跃迁,与光谱系,莱曼系,巴尔末系,帕邢系,布拉开系,（,里德伯常量）,由玻尔的频率假设：,（1）,波尔理论首次打开了人们认识原子结构的大门。波尔所提出的一些最基本的概念，,例如原子能量的量子化和量子跃迁的概念以及频率条件等，至今仍然是正确的。,（,2,）,正确的解释了氢原子及类氢离子光谱；,四 氢原子玻尔理论的意义和困难,（,3,）,无法解释,复杂原子的光谱；,（,4,）,是,半,经典,半,量子,理论，即,把微观粒子看作经典力学的质点，同时，又赋予它们量子化的特征.,例,1,（,1,）将一个氢原子从,基态激发,到,n=4,的激发态,需要多少能量？（,2,）处于,n=4,的激发态的氢原子,可发出多少条谱线？,其中多少条为可见光谱线，其光波波长各多少？,解：,（,1,）,根据氢原子能级公式,从,基态,激发到,n=4,激发态需提供能量为,(2),若某一能级的大量氢原子同时存在时,可在一段时间内发出多种频率的多个光子。如图所示。,6,条谱线,可见光的谱线,应为 能级向 能级跃迁的,两条,，辐射出光子的波长为：,