16-4氢原子的玻尔理论-精选课件(公开).pptVIP

物理学教程 （第二版） 第十六章 量子物理 16 – 4 氢原子的玻尔理论 * 氢原子光谱 日光通过棱镜分光，可得到红、橙、黄、绿、青、 蓝、紫连续变化的谱带. 装有低压高纯H2的放电管所发出的光,通过棱镜分光 后，在可见光区波长范围内，可以观察到不连续的四条 谱线. δ γ β α nm 410.2 434.1 486.1 656.3 aa H H H H 一 氢原子光谱的规律性 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 其中 红 蓝 紫 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 巴耳末公式 氢原子光谱规律启发人们对原子内部结构的畅想和探索. 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 二 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” 卢瑟福是 J. J.汤姆孙第一个外国研究生. 他开创的用高速运动粒子作为探针轰击原子，研究原子结构的方法是核物理和粒子物理实验中最有力的分析方法. 第一个钻到原子中心的人——卢瑟福 粒子散射的仪器 T F P R S 原子核 电子 卢瑟福学生马斯登和盖革和实验支持了卢瑟福的预言. 对于学生马斯登和盖革所观察到的α粒子大角度散射, 卢瑟福非常兴奋激动地说：“这几乎令人难以置信, 在我的一生中竟会发生这样的事情. 如果你将一颗 15 英寸的大炮弹射向一张薄纸，炮弹竟然会反射回来打中你自己！” 粒子散射实验 卢瑟福提出有核模型： 1. 全部正电荷Ze集中在原子球体中心，大约占原子体积几万分之一大小的范围内，构成原子核. 2. 原子质量几乎全（99.9%以上）集中于此. 3. Z个电子在核外凭借其与正电荷的库仑力做绕核运动，也就类似于行星那样的运动. 卢瑟福的科学态度大胆而谨慎，但他经过深思熟虑，知道自己所提出的模型很不完善，而且是冒着与经典理论发生冲突的风险，但他笃信自己的看法有坚实的实验依据，勇敢地发表出来，不惜向经典物理挑战。卢瑟福的文章受到大多数同行的冷遇，但玻尔赏识他的文章. 三 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 . + （2）玻尔的三个假设 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. 由假设 2 量子化条件 由牛顿定律 , 玻尔半径 氢原子能级公式 第 轨道电子总能量 基态能量 （电离能） 激发态能量 氢原子能级图 基态 激发态 自由态