154氢原子的玻尔理论选读.ppt

* 15-1 黑体辐射 普朗克能量子假设 15-2 光电效应 光的波粒二象性 15-3 康普顿效应 15-4 氢原子的玻尔理论 15-6 德布罗意波 实物粒子的二象性 15-7 不确定关系 15-8 量子力学简介 第十五章 量子物理 氢原子可见光谱 1 氢原子光谱的实验规律 一 近代氢原子观的回顾 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: 1890 年瑞典物理学家里德伯给出氢原子光谱公式 波数 里德伯常数 莱曼系(1916年) 紫 外 巴耳末系(1885年) 可见光 布拉开系(1922年) 普丰德系(1924年) 汉弗莱系(1953年) 帕 邢 系(1908年) 红 外 2 卢瑟福的原子有核模型 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”. 原子中的正电荷和原子的质量均匀地分布在半径为 的球体范围内，电子浸于其中 . 卢瑟福 (E.Rufherford， 1871—1937) 英国物理学家. 1899年发现铀盐放射出α、β 射线，提出天然放射性元素的衰变理论和定律. 根据 α 粒子散射实验，提出了原子的有核模型，把原子结构的研究引上了正确的轨道，因而被誉为原子物理之父． 卢瑟福的原子有核模型（行星模型） 原子的中心有一带正电的原子核 ，它几乎集中了原子的全部质量，电子围绕这个核旋转，核的尺寸与整个原子相比是很小的. 二 氢原子的玻尔理论 1 经典有核模型的困难 根据经典电磁理论，电子绕核作匀速圆周运动，作加速运动的电子将不断向外辐射电磁波. 原子不断向外辐射能量，能量逐渐减小，电子旋转的频率也逐渐改变，发射光谱应是连续谱； 由于原子总能量减小，电子将逐渐的接近原子核而后相遇，原子不稳定. 玻 尔 (Bohr . Niels 1885—1962) 丹麦理论物理学家，现代物理学的创始人之一. 在卢瑟福原子有核模型基础上提出了关于原子稳定性和量子跃迁理论的三条假设，从而完满地解释了氢原子光谱的规律. 1922年玻尔获诺贝尔物理学奖. 1913年玻尔在卢瑟福的原子结构模型的基础上，将量子化概念应用于原子系统，提出三条假设： 2 玻尔的氢原子理论 (3)频率条件 (1)定态假设 (2)量子化条件 电子在原子中，可以在一些特定的圆轨道上运动而不辐射电磁波，这时，原子处于稳定状态 (定态)，并具有一定的能量. (1)定态假设 与定态相应的能量分别为 E1，E2 ，E3 … ， E1 E2 E3 + E1 E3 E2 (2)量子化条件 主量子数 电子以速度 在半径为 的圆周上绕核运动时，只有电子的角动量 等于 的整数倍的那些轨道是稳定的. (3) 频率条件 Ef Ei 发射 吸收 当原子从高能量 的定态跃迁到低能量 的定态时，要发射频率为 的光子. 3 氢原子轨道半径和能量的计算 (1)轨道半径 量子化条件： 经典力学： + rn , 玻尔半径 经典力学： (2) 能量 第 轨道电子总能量： + rn 基态能量 激发态能量 氢原子能级图 基态 激发态 自由态 电离能：13.6 eV 4 玻尔理论对氢原子光谱的解释 (里德伯常数) *