用频率和台格律表述的氢光谱规律.doc

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1、用频率和台格律表述的氢光谱规律─兼谈玻尔的原子理论─错误的原子轨道假设GD李映华摘要:这里提出用频率描述氢光谱的巴尔末公式。因为巴尔末公式可描述作为基频的赖曼系谱线系。知道了基频便可用台格律的基数和派生数列规律求得作为拍频的所有线系。在这里同时指出，建立在能级理论基础上的玻尔的原子轨道假设是不可信的。一、氢原子光谱的实验规律很早，人们就发现氢气放电管获得的氢原子光谱，在可见光范围内有四条谱线。H：红色656.210nm；H；深绿486.074nmH：青色434.010nm；H；紫色410.120nm1885年瑞士数学

2、家巴耳末将已观测到的氢原子在可见光波段的谱线归纳为巴耳末公式：（n=3，4，5，6……）常数B=364.57nm评论：巴尔末公式最初是在可见光范围内计算H、H、H、H四条谱线波长的关系。其常数B实质是式中波长计算的比例系数。1890年瑞典物理学家里德伯在巴尔末公式基础上用波长倒数1/整理巴尔末公式，提出了一个用波数表示的氢原子光谱公式。波数：,表示单位长度内所包含的波的数目。的数目。为里德伯常数令巴尔末公式改为:用波长的倒数-波数对巴尔末公式改写，经整理后根据式中数量关系将常数改为4/B=1.097×107m-1,这

3、是用波数表达的氢光谱关系中的另一比例系数，称为里德伯常数。与巴尔末公式在内容上没有质的不同。得：称为光谱项。1908年里兹发现任一条谱线的波数都等于该元素所固有的许多光谱项中的两项之差，,令：这叫里兹合并原理。当然，我们还可用频率或周期替换公式中波长，引出分别用频率或周期表示的“常数”。下面我们用频率改写巴尔末公式，得到：νn=ν0（1-1/n2）（n=2，3，4……）这是用频率表示赖曼氏的巴尔末公式。式中νn代表氢原子核由外往内第n-1号轨道；ν0为式中用频率表示的比例常数，ν0=3.×1015S-1。下表是用频率

4、表示的巴尔末光谱线系。赖曼氏光谱线系nν=c111.x1073.x1015101.08580.80x1073.x101591.08323.54x1073.x101581.07963.87x1073.x101571.07439.26x1073.x101561.06630.98x1073.x101551.05290.48x1073.x101541.02823.53x1073.x101530.97491.54x1072.x101520.82258.49x1072.x1015因为在氢光谱中赖曼氏为基频。其余线系均为拍频，拍频

5、是由基频的电子的会合运动产生。知道了基频便可由基频之差或李氏台格律的基数和派生数列表格求得。（参见李映华：《物理学的几个重大理论问题》，P106-111。）由于波的能量可用频率与普朗克常数表示，而我们观察到的光波大部分是由基频产生的拍频，其频率（或波数）都可表示为：式中：ν1、ν2为表示基频，ν1-2表示拍频我们知道，原子核外只要存在两个以上电子轨道，它们在受激发出作为基频的振动传播外，同时伴随电子的会合运动，也会发射与会合运动周期相对应的拍频。可以看出，不论是“巴尔末公式”、“里德伯公式”还是“里兹合并原理”，都没

6、有找到光谱规律真正的物理原因。传统理论用能级理论对其所作解释，都是建立在光发射错误理论上的衍生物。必须在理论结合实验基础上，重新建立微观粒子运动学和动力学的新的理论和计算体系。二、玻尔的氢原子理论1、玻尔的基本假设：1）定态假设：原子中的电子只能在一些特定的、半径不连续的轨道上作圆周运动，而不辐射电磁波，这时原子处于稳定状态（简称定态）。评论：这只是观测现象的描述。2）跃迁假设：当原子中的电子从高能量的定态En跃迁到低能量Ek的定态时，原子会发射光子，其频率v满足频率跃迁公式：hv=En—Ek。评论：这是建立在对光本

7、性的不正确认识和对原子发光机制错误认识上的假设；3）量子化假设：电子以速度v在半径为r的圆周上绕核运动时，只有电子的角动量L等于h/2π的整数倍的那些轨道才是稳定，即L=mvr=nh/2π（n=1，2，3，4，……）n为主量子数，上式叫量子化条件。评论：从台格律揭示的原子光谱中存在基频和拍频事实，说明不能根据传统理论任何关于氢原子有关论述去描绘氢原子所在轨道。玻尔关于氢原子电子的圆周轨道半径的假设也是没有意义的。