大学物理--量子物理 第十二章 波尔的原子量子理论

《大学物理--量子物理 第十二章 波尔的原子量子理论》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、量子物理22章波尔的原子量子理论玻尔的原子量子理论从经典物理学到量子力学过渡时期的三个重大问题的提出:2.光电效应康普顿效应。1.黑体辐射问题，即“紫外灾难”。3.原子的稳定性和大小(结构）普朗克的能量子假说和黑体辐射公式能量子=hh=6.626075510-34J·s普朗克常数爱因斯坦光量子学说光子方程康普顿散射实验波粒二象性a当原子受到辐射或与高能量的粒子碰撞等外界因素激发时，所发射的光谱是线状光谱——包含一系列的分立（不连续）谱线。第22章玻尔的原子量子理论一、氢原子光谱的实验规律实验表明：原子具有线光谱；各谱线间具有一定的关系

2、每一谱线的波数都可表达为两个光谱项之差。1光谱排列规律的表达式？1.氢原子光谱里德伯常数(Rydbergconstant)的实验值：2.巴尔末系(Balmerseries)及公式（1885）——经验公式2氢原子的可见光谱氢原子可见光光谱的经验公式赖曼系(Lyman)：帕邢系(Paschen)：布喇开系：普芳德系：3.广义的巴尔末公式：（氢原子光谱的其它线系）紫外区红外区其中：和称为光谱项3氢原子光谱中的任何一条谱线都可以用两个光谱项的差来表示。其他原子光谱中也有类似的规律，只是光谱项的具体形式不同。注：原子的中心是带正电的原子核；核半径约1

3、0-14m左右，集中了大部分质量；电子在闭合轨道上绕核旋转。动画二、玻尔的原子量子论1.卢瑟福原子模型原子的核型模型（卢瑟福，1911）电子作变速运动，能量以电磁波形式辐射，能量逐渐减少，轨道半径越来越小，电子最终将落到核上，而不可能稳定绕核运动。经典模型与光谱规律的矛盾辐射的电磁波频率与电子绕核运动频率相同，电子绕行的轨道在连续变小，旋转频率连续变大。原子发出的应是连续光谱。42.经典理论的解释1）根据原子的有核模型，原子能量为：向心力作用电子加速运动辐射电磁波E，r原子半径为m实际半径为m相矛盾2）原子发光的频率应等于电

4、子运动的频率电子运动轨道不断减小，而速度大小不变。运动周期减小频率增大辐射光谱应是连续光谱与实验相矛盾5质疑：原子的稳定性问题(模型)？原子分立的线状光谱？玻尔(NielsBohr)：1911年秋、哥本哈根剑桥广义的巴尔末公式：光子的能量=能量之差。取不连续的值1913‘哲学杂志’论原子和分子构造汤姆逊、卢瑟福普朗克、爱因斯坦1922NobelPrice61）定态假设：原子存在着一系列具有确定能量的稳定状态(定态)，处于定态的原子不辐射能量。原子处于一系列不连续的稳定态。3）轨道角动量(动量矩)量子化假设：2）跃迁假设(频率假设)

5、：原子从一个定态(En)跃迁到另一个定态(Ek)时，会发射或吸收一个频率为的光子，光子频率：3.玻尔原子系统的基本假设7电子角动量满足：4.玻尔的氢原子理论束缚态原子电离轨道是量子化的1）氢原子的轨道半径轨道量子化条件：量子数电子运动的能量：81530.rÅ=1n=其它可能的轨道：第一玻尔轨道半径2）氢原子的能级电子在半径为rn的轨道上运动时，原子系统的总能量是：将rn代入上式：第一玻尔轨道激发态能量量子化基态能量93453）电子运动的速度n、速度Vn一个能级将对应一条圆轨道由：10巴尔末线系(Balmer)赖曼线系(Lyman)帕

6、邢线系(Paschen)5.氢原子光谱的理论解释1）里德伯常数的理论值当原子由较高能级En跃迁到较低能级Ek时，会发射一个光子，其频率为：令：这是什么？得：实验值：——广义的巴尔末公式！每一个光谱项都对应一个确定能级：11由此公式计算出的里德伯常数与实验值完全符合氢原子能级图2）解释分立的谱线3）解释谱线系为什么存在谱线系？为什么有些谱线在短波区？有些长波区？什么情况下在什么区？看：不同的对应不同的谱线。不连续，能级不连续12阴极栅极051015100200300实验装置:VAKGP板极K极G极电压UG极加反向电压P极实验结果:（V）

7、（1）改变U，到达P极的电子增加。（2）U=4.9V后，形成一峰值（3）每隔U=4.9V，就有一峰值出现。为什么？汞蒸气136.夫兰克—赫兹实验——验证原子系统定态能级存在J.Franck—G.Hertz为什么？U=4.9V只能有一个解释：4.9eV恰好是汞原子某能级间的能量差实验证实：汞原子基态能–第一激发态能量=4.9eV阴极栅极VAKGP阳极汞原子发射的光谱：代入光子能量公式：（V）051015100200300进一步的实验证实：第二激发态电势为6.7V电离电势为10.4V141.状态能量：原子系统处于某激发态时所具有的能量2.激

8、发能量：原子从基态被激发到某一激发态，外界所提供的能量某状态的激发能量=该状态的状态能量－基态能量5.电离能：把某能级的电子搬到无限远处所需要的能量。数值上等于状态能量的绝对值4