量子2-玻尔氢原子理论.ppt

* 氢原子的 玻尔理论 1、旧量子力学时代 1913年物理学家玻尔（N·Bohr）根据卢瑟福 （Rutherford）原子模型及氢原子光谱提出了 氢原子理论，初步奠定了原子物理基础。 玻尔于1922年12月10日诺贝尔诞生100周年之际，获诺贝尔物理学奖。 量子力学的发展阶段 2、新量子力学时代 1924年德布罗意（De Broglie）提出了波粒二 象性，尔后由德国的薛定谔（S c h r¨d I n g e r） 与海森伯（Heisenbeng）等建立了量子力学。 o 十九世纪末二十世纪初，一些实验现象相继发现，如电子、 X 射线和放射性元素的发现表明原子是可以分割的，它具有比较复杂的结构，原子是怎样组成的？原子的运动规律如何？对这些问题的研究形成了原子的量子理论。 一、原子结构的探索 1897年，J.J.汤姆逊发现电子以后，人们就知道原子中除有电子以外，一定还存在着带正电的部分。而且原子内正、负电荷相等。电子和正电荷是如何分布的呢？ 1. J.J汤姆逊原子模型 1903年 J.J.汤姆逊提出，原子中的正电荷和原子质量均匀地分布在半径为10-10m的球体内，电子浸于此球体中，即“葡萄干蛋糕模型”。 卢瑟福是J.J.汤姆逊的学生，提出了原子的有核模型。 ? 粒子散射实验 2、卢瑟福的原子有核模型 卢瑟福用 ? 粒子轰击原子，探索原子内部结构，并提出原子的有核模型。 ? 粒子为氦核 以~c/15轰击金箔， 在原子中带电物质的电场力作用下，使它偏离原来的入射方向，从而发生散射现象。 氦核质量是电子质量的 7500倍， ? 粒子运动不受电子影响。 ? 粒子 镭放射源 ? 荧光屏 显微镜 金箔 绝大部分粒子经金箔散射后，散射角很小2?~3?，1/8000的粒子偏转大于90 ? 卢瑟福原子有核模型 ①.原子的中心是原子核，几乎占有原子的全部质量，集中了原子中全部的正电荷。 ②.电子绕原子核旋转。 ③.原子核的体积比原子的体积小得多。 原子半径~10-10m 原子核半径10-14 ~10-15m ? 粒子散射实验确定了原子有核结构，但它对核外电子并没提供什么信息，原子光谱提供了这方面的信息。 每种原子光谱有固定分布，可根据光谱分析物质的元素组成。 二、氢原子光谱的规律性 氢 原 子 光 谱 1. 巴尔末光谱线系 1885年，瑞士数学家巴尔末首先发现氢原子的线光谱在可见光部分的谱线。 巴尔末公式 常数 当 n=3，4，5，6，为四条可见光谱线 当n=7，8，9，10，为四条紫外部分谱线 1896年里德伯（瑞士）引入波数 波数：单位长度中所包含的波形数目 里德伯常数 2. 莱曼线系 光谱在紫外区域的谱线----莱曼线系。 3. 其它线系 在红外区还有三个线系 帕邢系 布拉开系 普丰特系 莱曼系 巴尔末系 帕邢系 布拉开系 普丰特系 4. 广义巴尔末公式 莱曼系 巴尔末系 帕邢系 布拉开系 普丰特系 注： 三、氢原子的玻尔理论 1）定态假设： 原子系统只能存在于一系列不连续的能量状态中（E1、E2、E3···），在这些状态中，电子绕核作加速运动而不辐射能量，这种状态称为原子系统的稳定状态（定态） 2）量子化条件：电子以速度 v 在半径为 r 的圆周上绕核运动时，只有电子的角动量 L 等于h/2? 的整数倍的那些轨道才是稳定的 1913年英国剑桥大学的学生N·Bohr提出了一个假设，成功地解释了H原子光谱。 n叫做主量子数 当原子从定态 Ei 跃迁到定态 Ef 要发射或吸收频率为 ? 的光子 当 EiEf 原子发射光子 当 EiEf 原子吸收光子 3）跃迁假设： *