最新9-3-玻尔原子模型与爱因斯坦辐射理论教学讲义PPT.ppt

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1、9-3-玻尔原子模型与爱因斯坦辐射理论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2莱曼系紫外巴尔末系可见光3原子内部存在着固有的规律性。启示这种规律性可以为原子结构的建立提供丰富的物理信息。正确解释原子光谱的规律性，就必须要知道原子的内部结构.7原子不再是物质组成的最小单位1910年密立根用油滴实验精确地测定了电子的电荷。1897年，汤姆孙从实验上确认了电子的存在。1898年居里夫妇发现了放射性元素钋与镭。1895年伦琴在暗室做阴极散射管中气体放电的实验时，发现了x射线。19世纪80年代，光谱学得到长足发展。巴耳末

2、把看似无规律的氢原子光谱归结成有规律的公式。82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”.原子中的正电荷和原子的质量均匀地分布在半径为的球体范围内，电子浸于其中.9卢瑟福(E.Rufherford，1871—1937)英国物理学家.1899年发现铀盐放射出α、β射线，提出天然放射性元素的衰变理论和定律.根据α粒子散射实验，提出了原子的有核模型，把原子结构的研究引上了正确的轨道，因而被誉为原子物理之父．10卢瑟福的原子有核模型（行星模型）原子的中心有一带正电的原子核，它几乎

3、集中了原子的全部质量，电子围绕这个核旋转，核的尺寸与整个原子相比是很小的.如何用实验来证明原子内的物质的质量是全部集中在中心极小的区域形成“硬心”，还是均匀分布在球内?11用子弹射击该球！1）若质量均匀分布：则子弹不会发生大角的偏离；2）若质量集中中心：则绝大多数子弹不会发生偏离，但会有极少数子弹发生大角度的偏离（散射），甚至会有个别子弹反弹回来。如何用实验来证明原子内的物质的质量是全部集中在中心极小的区域形成“硬心”，还是均匀分布在球内?12卢瑟福的粒子散射实验结果：用粒子轰击金箔，发现有1/8000的粒子发生了大角散射，其

4、中有个别的粒子反射回来。卢瑟福的“行星式”原子模型原子的中心有一带正电的原子核，它几乎集中了原子的全部质量，电子围绕这个核旋转，核的尺寸与整个原子相比是很小的.13二氢原子的玻尔理论1经典有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.14原子不断向外辐射能量，能量逐渐减小，电子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.15玻尔(Bohr.Niels1885—1962)丹麦理论物理学家，现代物理学的创始人之一.在卢瑟福原子

5、有核模型基础上提出了关于原子稳定性和量子跃迁理论的三条假设，从而完满地解释了氢原子光谱的规律.1922年玻尔获诺贝尔物理学奖.161913年玻尔在卢瑟福的原子结构模型的基础上，将量子化概念应用于原子系统，提出三条假设：2玻尔的氢原子理论(2)频率条件(1)定态假设(3)量子化条件17电子在原子中可以在一些特定的圆轨道上运动而不辐射电磁波，这时，原子处于稳定状态，简称定态.(1)定态假设与定态相应的能量分别为E1，E2…，E1

6、算(1)轨道半径量子化条件：经典力学：+rn20,玻尔半径(2)能量第轨道电子总能量：21(电离能)基态能量激发态能量22氢原子能级跃迁与光谱图莱曼系巴耳末系布拉开系帕邢系-13.6eV-3.40eV-1.51eV-0.85eV-0.54eV0n=1n=2n=3n=4n=5n=234玻尔理论对氢原子光谱的解释(里德伯常量)24(1)正确地指出原子能级的存在(原子能量量子化).三氢原子玻尔理论的意义和困难1意义(3)正确地解释了氢原子及类氢离子光谱规律.(2)正确地指出定态和角动量量子化的概念.25(3)对谱线的强度、宽度、偏振等一

7、系列问题无法处理.(4)半经典半量子理论,既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.2缺陷(1)无法解释比氢原子更复杂的原子.(2)微观粒子的运动视为有确定的轨道.END26四粒子数按能级的统计分布1）玻耳兹曼正则分布律能级上原子数目的多少服从统计规律，达到热平衡态后：其中k为玻耳兹曼常数（2）高能级上的原子数N2总小于低能级上的原子数N12）各能级上粒子数的比较（1）热平衡态中两能级上原子数之比的公式（3）两者之比由体系的温度决定（4）常温热平衡状态下，氢原子基态与第一激发态粒子数的比较若:则：气体中几乎

8、全部原子处在基态。五自发辐射、受激辐射和受激吸收1916年爱因斯坦首先提出光的吸收和发射的三种基本过程。1）受激吸收：较低能级的粒子吸收一个光子，跃迁到较高能级过程前过程后2）自发辐射：较高能级的粒子，自发地发射一个光子，跃迁到较低能