§15-4氢原子玻尔理论.pptVIP

大学物理 §15-4 氢原子的玻尔理论 * 理学院 物理系 §15-4 氢原子的玻尔理论 一、氢原子光谱的实验规律 记录氢原子光谱的实验原理 氢放电管 2~3 kV 光阑 全息干板 三棱镜 （或光栅） 光 源 氢原子线状光谱 （摄谱仪） 原子光谱是研究和了解原子内部结构的重要方法 研究原子结构规律有两条途径： 1.利用高能粒子轰击原子—通过轰出未知粒子来研究(高能物理) 2.在外界激发下，通过原子的发射光谱来进行光谱分析 （氢原子的巴耳末线系） （氢光谱的里德伯常量） k = 2 (n = 3, 4, 5, ··· ) 谱线系 ——巴耳末系（1885年） (2) 谱线的波数可表示为 (3) k = 1 (n = 2, 3, 4, ··· ) 谱线系 ——赖曼系 （1916年） (1) 氢原子光谱是分立线状光谱 实验规律 k = 3 (n = 4, 5, 6, ··· ) 谱线系 ——帕邢系 （1908年） 里兹并合原理 经典理论的困难 卢瑟福(E.Rutherford)原子模型 问题 原子的稳定性问题？ 原子分立的线状光谱？ (在 ? 粒子散射实验基础上提出的) 2.跃迁假设 二、玻尔的氢原子理论 1.定态(稳定状态)假设 原子从一个定态跃迁到另一定态，会发射或吸收一个光子，频率: 电子作圆周运动；不辐射电磁波；这些定态的能量不连续。如：E1 E2 … Ei …… v 3.轨道量子化假设 轨道角动量 David Bohr （1885-1962） r 可得第n个定态轨道半径为 能量量子化 玻尔半径 轨道半径量子化 基态能量 角动量量子化 库仑力=向心力 r2=4r1 r2=9r1 En ( eV) 氢原子能级图 赖曼系k=1 巴耳末系k=2 帕邢系k=3 布拉开系k=4 -13.6 -1.51 -3.39 0 光频 n = 1 n = 2 n = 3 n = 4 n = 5 n = 6 波数(与实验对比) 实验测得 经计算得到 每一条谱线的波数都可以表示为两项之差 或 被称为光谱项 可得第n个定态轨道半径为 能量量子化 对于类氢离子 根据 电离能？ 成功地把氢原子结构和光谱线特征联系起来, 从理论上说明了氢原子和类氢原子的光谱线结构。 (2) 揭示了微观体系的量子化规律，为建立量子力学奠定了基础。 ※玻尔的贡献 (3) 玻尔关于“定态” 和“能级跃迁决定谱线频率”的假设是两个重要的基本概念，在量子力学理论中占有重要的地位。 (1) 不能处理复杂原子的问题 (2) 完全没涉及谱线的强度、宽度等特征 (3) 以经典理论为基础,加上一些与经典理论不相容的量子化条件来限定稳定状态，是个半经典半量子的理论 ☆玻尔理论的局限性 试由玻尔氢原子理论计算出巴尔末系 第一条谱线的波长。 由玻尔的氢原子能级公式 知：当电子由n=3→ k=2时，发出光子的能量为： 例15-6 解 题