原子物理学电子教案.ppt

一、玻尔的氢原子理论二、玻尔理论应用于类氢离子三、索末菲理论四、相对论效应一、玻尔的氢原子理论1、前提条件1）电子绕核作圆周运动；2）电子与核之间的作用遵守库仑定律和牛顿运动定律；3）原子核不动，若考虑核的运动，则将电子质量m用折合质量代替?r+ZeFev电子轨道me-2、玻尔的基本假设原子中存在一系列不连续的稳定状态,简称定态。这些定态各与一定的能量E1,E2??相对应，在这些定态下，电子虽作加速运动，但不向外辐射能量。原子从一个能量Ei的定态跃迁到能量Ej的定态时，会发出（或吸收）一个光子，这个光子的频率?满足下列关系：定态假设：ii)频率条件：添加标题添加标题添加标题添加标题添加标题处于定态时，电子绕核运动的角动量,必须满足:添加标题iii)圆轨道量子化条件添加标题iv)库仑引力是电子圆周运动的向心力:3、主要结果主量子数：n=1,2,3,?玻尔第一

轨道半径能量和能级轨道半径1413121110987654321032电离连续区氢原子能级图能量(ev)14氢原子能级图

原子在两个定态之间跃迁时发出光子的：这就是里德伯经验公式。波数频率EnEmhν能级间跃迁：吸收能量由低能级跃迁到高能级；发射光子时由高能级跃迁到低能级，

形成光谱轨道跃迁图2R实验值：3RHm-11R理论值：5主量子数：n=1,2,3,??4两者符合的相当好！4、里德堡常数变化当考虑核的运动时，电子质量换成电子与原子核的折合质量：则，m,M的值带入后得：是认为原子核不动时的值氢原子能级图氢原子能级图二、玻尔理论应用于类氢离子类氢离子类氢离子谱线的波数公式原子核外只有一个电子的离子，但原子核带有Z1的正电荷，Z不同代表不同的类氢体系。天文望远镜图1.12毕克林系与巴尔末系比较图谱系限25000厘米-1H?20000H?15000H?H?H?玻尔理论成功的解释了氢原子和类氢离子光谱的实验规律。关键在于：这个理论中提出了能量量子化的假设，即原子内部存在着一系列不连续的稳定状态—能级。原子内部是否真的存在能级？原子能量是否真的是不连续变化？也就是说，玻尔的定态假设是否正确，这不仅要由这个理论能解释和说明已有的实验事实来证明，更需要进一步通过其它的实验来检验。这样的实验确实存在，这就是1915年由夫兰克和赫兹完成的实验，即夫兰克—赫兹实验。这个实验进一步证明了原子内部确实存在能级。有关这个实验的详细情况，可以参见附录。夫兰克—赫兹实验三、索末菲理论1、量子化通则：f是自由度数目，pi是广义动量,qi是广义坐标,积分号是对一个周期的积分§2.3玻尔的氢原子理论和关

于原子的普遍规律

§2.4类氢原子的光谱

§2.5夫兰克－赫兹实验与原

子能级

§2.6量子化通则

§2.7电子的椭圆轨道与氢原

子能量的相对论效应**