史特恩盖拉赫实验与原子空间取向的量子化;29原子.pptVIP

§ 2.8 史特恩—盖拉赫实验与原  子空间取向的量子化§ 2.9 原子的激发与辐射 激光原 理 § 2.10 对应原理和玻尔理论的地 位 一、电子轨道运动的磁矩 二、轨道取向量子化理论 三、史特恩—盖拉赫实验 四、玻尔理论的危机 一、电子轨道运动的磁矩 二、轨道取向量子化理论： 轨道的方向量子化 三、史特恩—盖拉赫实验 史特恩—盖拉赫实验的仪器示意图 方法：基态银原子束以相同的速度方向通过 与速度方向垂直的不均匀磁场，不同 ?Z的原子受力不同，因而落在照相底 片上位置不同。由底片上银原子的分布 情况可以判断?Z的分布情况。 （3）用其它原子来做实验时，测出?等 于?B的整数倍，原子束也分成若干 束。具有空间量子化特性。 四、玻尔理论的危机 原 因 1、理论内在的不统一，不是自洽的。一方 面提出了与经典理论完全矛盾的假设。  另一方面又认为经典理论（牛顿定律， 库仑定律）适用。所以不是一贯的量子 理论，也不是一贯的经典理论，而是量  子论 + 经典理论的混合物。 小 结 一、电子轨道运动的磁矩 二、轨道取向量子化理论 三、史特恩—盖拉赫实验 四、玻尔理论的危机 * * d? r e- ? 2、三维空间中运动时，量子 化条件为： 1、 原子处于磁场中时，电 子受到一个力矩作用： ? B M ? 描述电子三维运动的极坐标 N H r ? p? p? -e Ze ? ? ? n?=+1 n? =1 n?=+2 n? =2 n?=+3 n?=3 0 -1 +1 0 -1 -2 +2 +1 0 -1 -2 -3 目的：证明原子在外磁场中具有空间量子化 特征。原理：磁矩为?的小磁体（或线圈），在非  均匀磁场中受到的合力不为零： p c） o s1 s2 s N a) p A′ c A N b) s 无磁场 有磁场 N S 结果：相片P上有两条黑斑，两者对称分布。 结论：（1）基态银原子有磁矩，且?Z=?B。 （2）磁矩相对于磁场的取向有两种可 能，偏离直线前进应到达的c点的 距离： 存在问题：理论上预言应分为2n??+1束,即 奇 数束。实验上是两束，为偶数？ 成功之处 （1）应用于氢原子和类氢离子光谱时， 理论计算与实验测量结果符合得很好。 （2）里德堡常数的理论值与实验值符合 极好。 R实-1 R理-1 原 因 实验基础 理论基础 光谱实验规律；黑体辐射实验； 光电效应实验。 原子核式结构模型； 普朗克量子假 说； 爱因斯坦光子假说。 困 难 3、轨道的概念不正确。 2、角动量量子化条件  与现代实验结果不符只是人们的假 设， 无理论根据。 1、只能计算氢原子和类氢离子的光谱线的 频率，对于多于一个电子的氦原子。理 论完全不适 用，且不能计算谱线的强度。 2、没有抓住微观粒子的根本特性：波粒 二象性，仍然把微观粒子看作经典理  论 中的质点。更完整、更准确的、应 用面更广的关于原子的理论是1925年建  立起来的量子力学。 * * * *