量子1.3.ppt

* * §1.3 原子结构的波尔理论 氢原子光谱有许多分立谱线组成，这是很早就发现了的。1885年瑞士巴尔末发现紫外光附近的一个线系，并得出氢原子谱线的经验公式是： 这就是著名的巴尔末公式（Balmer）。以后又发现了一系列线系，它们都可以用下面公式表示： 一、原子光谱，原子结构 人们自然会提出如下三个问题： 1. 原子线状光谱产生的机制是什么？ 2. 光谱线的频率为什么有这样简单的规律？ 3. 光谱项的本质又是什么？ 二、波尔（Bohr）的量子论 Planck--Einstein 光量子概念必然会促进物理学其他重大疑难问题的解决。1913年 Bohr 把这种概念运用到原子结构问题上，提出了他的原子的量子论。该理论今天已为量子力学所代替，但是它在历史上对量子理论的发展曾起过重大的推动作用，而且该理论的某些核心思想至今仍然是正确的，在量子力学中保留了下来 （1）波尔假定 （2）氢原子线光谱的解释 （3）量子化条件的推广 （4）波尔量子论的局限性 1.波尔理论 1、定态（Stationary state）假设： 原子能够，而且只能够稳定地存在与分立的能量(E1,E2,……) 相应地一系列 状态中。这些状态称为定态。 2、频率（Frequency）条件： 原子能量的任何变化，包括吸收或发射电磁辐射，都只能在两个定态之间以跃迁(transition)的方式进行。原子在两个定态（分别属于En和Em，设EnEm）跃迁时，发射或吸收的电磁波辐射的频率υ由下式给出： （频率条件） 3、量子化（quantum）条件： 玻尔在他的理论中开始时只考虑了电子的圆周轨道，即电子只具有一个自由度。得到了电子的角动量J的量子化条件，即作圆轨道运动的电子的角动量J只能是?的整数倍。J=n?, n=1,2--- ?=h/2π=1.045*10-34J.S 2.氢原子线光谱的解释 根据这两个概念，可以圆满地解释氢原子的线光谱。 假设氢原子中的电子绕核作圆周运动 + Fc ?v r e 由量子化条件 电子的能量 与氢原子线光谱的经验公式比较 根据 Bohr 量子跃迁的概念 得 Rydberg 常数 与实验完全一致 *