玻爾氫原子理論簡介課件

1、玻爾玻爾氫原子理論簡介氫原子理論簡介氫氘光譜實(shí)驗(yàn)原理之一 郭松 pb03203164記錄氫原子光譜原理示意圖氫放電管23 kV光闌全息干板 三棱鏡（或光柵）光 源棱鏡攝譜儀光柵攝譜儀)11(122nkRH氫光譜的里德伯常量氫光譜的里德伯常量 17m101373097. 1HR(3) k = 2 (n = 3, 4, 5, ) 譜線系譜線系 賴曼系賴曼系 （1908年）年）(2)譜線的波數(shù)可表示為譜線的波數(shù)可表示為 k = 1 (n = 2, 3, 4, ) 譜線系譜線系 巴耳末系（巴耳末系（1880年）年）(1) 分立線狀光譜分立線狀光譜氫原子的巴耳末線系照片氫原子的巴耳末線系照片為什么光譜會(huì)

2、是分立的呢？愛因斯坦愛因斯坦1905年提出光量子的概年提出光量子的概念后，不受名人重視，甚至到念后，不受名人重視，甚至到1913年德國最著名的四位物理學(xué)年德國最著名的四位物理學(xué)家家(包括普朗克包括普朗克)還把愛因斯坦的還把愛因斯坦的光量子概念說成是光量子概念說成是“迷失了方迷失了方向向”。可是，當(dāng)時(shí)年僅?？墒?，當(dāng)時(shí)年僅28歲的歲的玻爾，卻創(chuàng)造性地把量子概念玻爾，卻創(chuàng)造性地把量子概念用到了當(dāng)時(shí)人們持懷疑的盧瑟用到了當(dāng)時(shí)人們持懷疑的盧瑟福原子結(jié)構(gòu)模型，解釋了近福原子結(jié)構(gòu)模型，解釋了近30年的光譜之謎。年的光譜之謎。里德伯里德伯 - 里茲并合原則里茲并合原則(1896年年)盧瑟福原子的有核模型盧瑟福

3、原子的有核模型（1911年）年）普朗克量子假設(shè)普朗克量子假設(shè)（1900年）年）玻爾玻爾氫原子理論氫原子理論(1913年）年）hEEnk|2. 躍遷假設(shè)躍遷假設(shè)nkEE玻爾氫原子理論玻爾氫原子理論1. 定態(tài)假設(shè)定態(tài)假設(shè)原子從一個(gè)定態(tài)躍遷到另一定態(tài)，原子從一個(gè)定態(tài)躍遷到另一定態(tài)，會(huì)發(fā)射或吸收一個(gè)光子，頻率會(huì)發(fā)射或吸收一個(gè)光子，頻率穩(wěn)穩(wěn)定定狀狀態(tài)態(tài) 這些定態(tài)的能量不連續(xù)這些定態(tài)的能量不連續(xù) 不輻射電磁波不輻射電磁波 電子作圓周運(yùn)動(dòng)電子作圓周運(yùn)動(dòng)vvr向心力是庫侖力向心力是庫侖力 220241rermvnhnrmL2v由上兩式得由上兩式得, , 第第 n 個(gè)定態(tài)的軌道半徑為個(gè)定態(tài)的軌道半徑為 3. 角

4、動(dòng)量量子化假設(shè)角動(dòng)量量子化假設(shè) 軌道軌道角動(dòng)量角動(dòng)量.3 , 2 , 1n2h約化普朗克常數(shù)約化普朗克常數(shù)4. 氫原子軌道半徑和能量的計(jì)算氫原子軌道半徑和能量的計(jì)算 nhnrmL2v1）半徑）半徑nnremE2024121v2 2）能量）能量-13.6 eV, 3 , 2 , 1)(122202nrnmehnrno1A 529. 0r玻爾半徑玻爾半徑r2=4r1r2=9r1nrem2028121v2122042)8(1nEhmenEnEn ( eV)氫氫原原子子能能級(jí)級(jí)圖圖萊曼系萊曼系巴耳末系巴耳末系帕邢系帕邢系布拉開系布拉開系-13.6-1.51-3.39021nEEnhEEknnk光頻光頻

5、n = 1n = 2n = 3n = 4n = 5n = 6cnknknk1波數(shù)波數(shù)(波長的倒數(shù)波長的倒數(shù))11()11()(122221nkRnkhcEEEhcHkn理論nnr0nE01nnEEE 故可知當(dāng)n很大時(shí)譜線趨于連續(xù)17105 016 097.1mRH實(shí)驗(yàn)此次實(shí)驗(yàn)測得此次實(shí)驗(yàn)測得17m 101 373 097. 1理論HR由前面推導(dǎo)計(jì)算得到由前面推導(dǎo)計(jì)算得到考慮到此次測量是在空氣中完成的，由：所以經(jīng)過修正可以看到此時(shí)理論值與實(shí)驗(yàn)值在實(shí)驗(yàn)誤差范圍內(nèi)符合的很好nRnnR/)121(122理論測 1mnRRH測量2. 揭示了微觀體系的量子化規(guī)律，為建立量子力學(xué)奠

6、定了揭示了微觀體系的量子化規(guī)律，為建立量子力學(xué)奠定了基礎(chǔ)?；A(chǔ)。意義意義1.成功的把氫原子結(jié)構(gòu)和光譜線結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來成功的把氫原子結(jié)構(gòu)和光譜線結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來, 從理論上說從理論上說明了氫原子和類氫原子的光譜線結(jié)構(gòu)。明了氫原子和類氫原子的光譜線結(jié)構(gòu)。玻爾理論的意義和缺陷玻爾理論的意義和缺陷缺陷缺陷1.不能處理復(fù)雜原子的問題不能處理復(fù)雜原子的問題2. 完全沒涉及譜線的強(qiáng)度、寬度等特征完全沒涉及譜線的強(qiáng)度、寬度等特征3. 以經(jīng)典理論為基礎(chǔ)以經(jīng)典理論為基礎(chǔ), 是半經(jīng)典半量子的理論。是半經(jīng)典半量子的理論。對(duì)于電子繞核的運(yùn)動(dòng)，用經(jīng)典理論處理；對(duì)于電子繞核的運(yùn)動(dòng)，用經(jīng)典理論處理；對(duì)于電子軌道半徑，則用量子條件處理。對(duì)于電子軌道半徑，則用量子條件處理。同位素