《波尔的氢原子理论》PPT课件

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1、第19章原子的量子理论量子力学是研究微观结构和微观粒子相互作用及其运动规律的理论。10引言但是量子力学却将它们统一了起来，并且大大地扩充了人们的眼界，量子力学的发展分为两个阶段。1旧量子力学时代1913年物理学家玻尔（N·Bohr）根据卢瑟福（Rutherford）原子模型及氢原子光谱提出了氢原子理论，初步奠定了原子物理基础。经典物理中要将光看成是电磁波，而光与原子的相互作用中却要将光看成一颗颗微粒--这两种图象很难想像能将它们统一起来。22新量子力学时代1924年，德布罗意(L.V.deBroglie,1892-1987)提出了波粒二象性，尔后由德国的薛定谔(E.Schrod

2、inger,1887-1961)与海森堡(W. Heisenberg,1901－1976)等建立了量子力学。31927年，量子力学开始应用于固体物理，并导致了半导体、激光、超导研究的发展，此后由此又导致了半导体集成电路、电子、通信、电子计算机的发展，使人类进入信息时代…..。19-1波尔的氢原子理论量子物理起源于对原子物理的研究，人们从高能粒子的散射实验和原子光谱中获得原子内部信息。45一玻尔理论的实验基础1汤姆逊葡萄干面包模型1903年，汤姆孙提出原子结构模型：原子里面带正电的部分均匀地分布在整个原子球体中，而带负电的电子镶嵌在带正电的球体之中。带正电的球体与带负电的电子二者

3、电量相等，故原子不显电性。62卢瑟福的核式模型卢瑟福1871年8月13日出生在新西兰，1894年大学毕业，1895年到英国剑桥大学学习，成为J.J.汤姆孙的研究生。1908年卢瑟福荣获诺贝尔化学奖，同年在曼切斯特大学任教，继续指导他的学生进行粒子散射的实验研究。卢瑟福的α粒子散射验证了核式模型。7+-粒子散射1/8000被反射，大部分透过。粒子束射向金箔：8原子由原子核和核外电子构成，原子核带正电荷，占据整个原子的极小一部分空间，而电子带负电，绕着原子核转动，如同行星绕太阳转动一样。1911年，卢瑟福提出原子的“有核结构模型”原子的核式模型核的线度为10－15∽10－14

4、m，原子线度10－10m。9二氢原子光谱的实验规律2巴尔末公式--瑞士中学教师1氢原子光谱--里德堡常量(1)谱线是分裂的，线状的；(2)原子光谱线的波数由光谱项之差确定。6562.3Å4861.3Å4340.5Å4101.7ÅHHHH10此后又发现碱金属也有类似的规律。m确定那个谱线系n确定哪条谱线mn光谱系区域日期12赖曼（Lyman）系紫外1906年23巴尔末（Balmer）系可见1880年34帕邢（Paschen）系可见1908年45布喇开（Brackett）系红外1922年56普芳德（Pfund）系红外1924年3里兹并合原理光谱项：11+1原子是”

5、短命“的。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。然而，事实不是这样，如果找不到一种理论说明，巴尔末公式只不过是一种有趣的猜测游戏而已。2光谱是连续的。因电磁波频率r-3/2，半径的连续变化，必导致产生连续光谱。三经典电磁理论遇到的困难卢瑟福原子模型＋经典的电磁理论12四玻尔理论(1)承认卢瑟福的原子天文模型；(2)放弃一些经典的电磁辐射理论；(3)把量子的概念用于原子系统中。1基本思想1913年英国剑桥大学的学生N·Bohr提出了一个假设，成功地解释了H原子光谱。13(

6、2)能量是量子化的。是从普朗克量子假设引申来的，因此是合理的，它能解释线光谱的起源。当原子从一个定态跃迁到另一个定态时，发出或吸收单色辐射的频率满足：2玻尔的三条假设(1)轨道是量子化的。是经验性的，解决了原子的稳定性问题；原子系统只能存在于一系列不连续的能量状态中(E1、E2、E3···)，在这些状态中，电子绕核作加速运动而不辐射能量，这种状态称这为原子系统的稳定状态（定态）。(3)角动量是量子化的。表述的角动量量子化原先是人为加进去的，后来知道它可以从德布罗意假设得出；处于稳定态中，电子绕核运动的角动量满足，角动量量子化条件：143讨论(1)轨道量子化。n=1,2...--

7、波尔半径+rnMmM>>m15(2)能量是量子化的--能级+rnMmM>>m原子系统的总能量公式：16(3)氢原子光谱(4)当n很大时，量子化特征消失，玻尔结果与经典结果相同，即光谱线连续。--见例1注意：原子的电离能就是从基态跃进到n=大（En=0）状态时所需能量与实验数据吻合得很好！17氢原子的能级和轨道半径：能态nE/eVrn(nm)基态1－13.60.053第一激发态2－3.40.212第二激发态3－1.510.476电离状态∞0解释H原子光谱18(1)轨道是量子化的。(2)能量是