大学物理：27原子的量子理论.ppt

银原子通过狭缝，经过不均匀磁场后，打在照相底板上。s 态的原子射线，在不加磁场时，出现狭缝的原子沉积。加上磁场后，底板上呈现两条原子沉积。 结论：原子具有磁矩，在磁场力的作用下发生偏转并且在外磁场中只有两可能的取向，即空间取向是量子化的。 上述磁矩不可能是电子绕核作轨道运动的磁矩。因为当角量子数为l时，磁矩在磁场方向的投影有 (2l+1)个不同的值，因而在底片上的原子沉积应该有奇数条，而不可能只有两条。 N S 准直屏 磁 铁 (2)史特恩-盖拉赫实验 1921年，施忒恩和盖拉赫发现一些处于S 态的原子射线束，在非均匀磁场中一束分为两束。 2、电子自旋的假设 1925年，当时年龄还不到25岁的两位荷兰莱顿大学的学生乌仑贝克和高德斯密特提出电子自旋的假设，认为电子除了作绕核的轨道运动之外，还有自旋运动，相应地有自旋角动量和自旋磁矩，且自旋磁矩在外磁场中只有两个可能的取向。 电子自旋角动量 s自旋角动量量子数，简称自旋量子数，它只能取一个值s=1/2 自旋角动量在外磁场方向的投影 ms称为自旋磁量子数，它只能取两个值ms =± 1/2 O 电子具有自旋运动及具有自旋磁矩是电子的基本属性 斯特恩－盖拉赫实验的解释 对于s态的银原子，l=0，即处于轨道角动量及相应的磁矩皆为零的状态，因而只有自旋角动量和自旋磁矩，所以在非均匀磁场中，原子射线分裂成两条。 来比较 复杂的能级排序用 在气体放电管中，用能量为12.1ev电子去轰击处于基态的氢原子, 此时氢原子所能发射的光子的能量只能是: (A)12.1ev (B)10.2ev (C)12.1ev,10.2ev,1.9ev (D) 12.1ev,10.2ev,3.4ev 答案：（C） 已知粒子在一维无限深势阱中运动，其波函数为 那么，粒子在 处出现的概率密度为 答案：（A） 下列四组量子数 其中可以描述原子中电子状态的 （A）只有（1）和（3） （B）只有（2）和（4） （C）只有（1）、（3）、（4） （D）只有（2）、（3）、（4） 答案：（C） 根据量子力学理论，氢原子中电子的动量矩为 当主量子数n=3时 ,电子动量矩的可能值为 答案： 根据量子力学理论，氢原子中电子的动量矩在外磁场方向的投影 为 , 当角量子数 =2时 ,电子动量矩的投影值可能为 答案： 祝大家考试胜利！ 状态 本征能量 本征函数 概率密度 假如粒子能量为0，对应的动量也为0 ， 这违背了测不准关系 656.28 486.13 434.05 410.17 364.56 nm 巴尔末又指出,如将上式中的“22”换成其它整数k的平方,还可得到其它谱线系. 巴尔末公式 + 卢瑟福（Rutherford） J.J汤姆孙的学生，他既有才能又刻苦工作，精力充沛又非常自信。1908年卢瑟福研究衰变获诺贝尔化学奖，尽管他高兴得到诺贝尔奖，但他不喜欢该奖是化学奖，而不是物理学奖。 我观察到许多由一种物质变为另一种物质的嬗变现象，但从来没有看到过象我这样变化得这么快，一夜之间由一个物理学家转变为化学家。 卢瑟福诺贝尔领奖演说 卢瑟福的学生有 14人获诺贝尔奖，其中之一玻尔的学生有7人获诺贝尔奖。卢瑟福的实验室被后人称为“诺贝尔奖得主的幼儿园”。他的头像出现在新西兰货币的最大面值--100元上面，作为国家对他最崇高的敬意和纪念。 1）稳定问题-经典理论得出原子是“短命” 的 经典理论：电子绕核运动是加速运动必向外辐射能量，电子轨道半径越来越小，直到掉到原子核与正电荷中和，这个过程时间10-12秒，因此不可能有稳定的原子存在。 2）经典理论得出原子光谱是连续光谱 经典理论：原子发光频率等于电子绕核运动频率，因此电磁波频率?? r-3/2，由于半径的连续变化，必导致产生连续光谱。 三、经典理论的困难 1913年英国剑桥大学的学生N·Bohr提出了新的假设，成功地解释了H原子光谱。 n=4 n=3 n=2 n=1 r =r1 r =4r1 r =9r1 r =16r1 赖曼系 巴耳末系 帕邢系 里德伯常数 的理论值： 1 2 6 ? 5 3 4 赖曼系 巴耳末系 帕邢系 布喇开系 En= E1 /n2 E5 =E1 /25 E4 =E1 /16 E3 =E1 /9=-1.51eV E2 =E1 /4=-3.39eV E1=-13.6eV T=R/n2 109677cm-1 2741cm-1 12186cm-1 6855cm-1 4387cm-1 氢原子能级图 -0.85ev -13.6ev 五、玻尔理论的成功与局限 成功：解