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物理学 第五版 15-4 玻尔理论 * 玻尔理论在人们认识原子结构的进程中有很大的贡献---- 1922年玻尔获诺贝尔物理奖 玻尔正在讲解他的 互补原理 玻尔（左）和 海森伯（中） 泡利（右）在一起 谱线是线状分立的 光谱公式 R=4/B 里德伯常数 1.0967758×107m-1 连续 巴耳末公式 一 氢原子光谱的规律性 莱曼系 紫外 巴尔末系 可见光 帕邢系 布拉开系 普丰德系 汉弗莱系 红外 1890 年瑞典物理学家里德伯给出氢原子光谱公式 波数 里德伯常量 二 氢原子的玻尔理论 （1）经典核模型的困难 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 . + 原子不断地向外辐射能量， 能量逐渐减小，电子绕核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 . + 假设一 电子在原子中，可以在一些特定的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. 量子化条件 频率条件 假设二 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 . 主量子数 假设三 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. （2）玻尔的三个假设 基本假设应用于氢原子： (1) 轨道半径量子化 第一玻尔轨道半径 (2) 能量量子化和原子能级 基态能级 激发态能级 氢原子的电离能 , 玻尔半径 氢原子能级公式 第 轨道电子总能量 （电离能） 基态能量 激发态能量 氢原子能级图 基态 激发态 自由态 （3）玻尔理论对氢原子光谱的解释 氢原子能级跃迁 与光谱系 莱曼系 巴耳末系 帕邢系 布拉开系 （里德伯常量） 6562.79 4861.33 4340.47 4101.74 1215.68 1025.83 972.54 18.75 40.50 赖曼系 巴耳末系 帕邢系 布喇开系 连续区 例 试计算氢原子中巴耳末系的最短波长 和最长波长各是多少？ 解： 根据巴耳末系的波长公式，其最长波长应是n=3?n=2跃迁的光子，即 最短波长应是n=??n=2跃迁的光子，即 例（1）将一个氢原子从基态激发到 n = 4 的激发态需要多少能量？（2）处于 n = 4 的激发态的氢原子可发出多少条谱线？其中多少条可见光谱线，其光波波长各多少？ 解：（1） （2）在某一瞬时，一个氢原子只能发射与某一谱线相应的一定频率的一个光子，在一段时间内可以发出的谱线跃迁如图所示，共有6 条谱线。 由图可知，可见光的谱线为 n=4和n=3跃迁到n=2的两条 （1）正确地指出原子能级的存在（原子能量量子化）； （2）正确地指出定态和角动量量子化的概念； （3）正确的解释了氢原子及类氢离子光谱； 三 氢原子玻尔理论的意义和困难 （4）无法解释比氢原子更复杂的原子； （5）把微观粒子的运动视为有确定的轨道是不正确的； （6）是半经典半量子理论，存在逻辑上的缺点，即把 微观粒子看成是遵守经典力学的质点，同时，又 赋予它们量子化的特征 .