玻尔对氢原子光谱的解释.PPT

* 第十一章 量子论初步 第三节 能级 19世纪末20世纪初，人类叩开了微观世界的大门，物理学家根据研究提出了关于原子结构的各种模型，卢瑟福的核式结构模型能够很好的解释实验现象，得到了多数人的支持，但是与经典的电磁理论发生了矛盾． 著名的 粒子散射实验 卢瑟福的核式结构模型 按照经典物理学的观点去推断，在轨道上运动的电子带有电荷，运动中要辐射电磁波，电子损失了能量，其轨道半径不断缩小，最终落在原子核上．由于电子轨道的变化是连续的，辐射电磁波的频率也会连续变化． 事实上，原子是稳定的，辐射电磁波的频率也只是某些确定的值． 1、围绕原子核运动的电子轨道半径只能是某些分立的数值，这些现象叫做轨道量子化； 2、不同的轨道对应着不同的状态，在这些状态中，尽管电子在做变速运动，却不辐射能量，因此这些状态是稳定的； 3、原子在不同的状态之中具有不同的能量，所以原子的能量也是量子化的。 玻尔 玻尔的原子结构假说 （1）人们在提出氢原子理论很久前就发现氢光谱的谱线很有规律，它们遵从巴耳末公式 　 n＝3，4，5…… 从这个公式中很容易地看出，氢光谱线的特点是不连续的．这一公式反映了氢光谱的规律性 ．介绍过巴耳末公式后，可向学生指出：表面上如此复杂的光谱线竟能用如此简单的公式表示，这里面一定有着什么规律性的东西． 玻尔对氢原子光谱的解释 （2）由玻尔原子理论中能级公式及跃迁理论，形式与巴耳末公式十分相像．理论计算的值与实验 测得的值符合 得很好，这样用玻尔理论就很好地解释了氢光谱线的规律。玻尔原子理论不仅对巴耳末公式给以精确的解释，而且对其他线系也给出了很好的说明． 氢原子的能级图 玻尔的定态假设和氢原子能级 （3）氢原子的能级图可以形象地表示氢原子所处的各量子化的能态，结合氢原子的能级图及轨道示意图可以使学生很好地理解电子跃迁时的能态变化情况及原子发光机理．教学中还应使学生注意，氢光谱中的每一条线系都是原子从不同的高能级向另一低能级跃迁时发出的． 另外，由于大量的原子所处的能态不尽相同，所以即使是在同一时刻氢原子光谱中也会同时出现各种谱线． （4）玻尔理论的局限性表现为不仅理论本身有许多不能自洽的地方，而且对许多具体问题也无法解决．如只能计算类氢离子的频率，不能计算强度，不能解释多电子原子的光谱等．这主要在于玻尔理论内部的矛盾．玻尔理论是一种半经典的量子理论，一方面它引入了量子假说，另一方面又用经典的理论计算氢原子的半径和能量．这正像著名科学家W.H.布拉格(1862—1942)曾开玩笑时所说的，在这个理论中我们好像应当在每星期一、三、五引用经典规律，而每星期二 、四、六引用量子规律． *