17-7-8-玻尔理论

第十七章量子物理17-7，8氢原子的玻尔理论一氢原子光谱的规律性1885年瑞士数学家巴耳末发现氢原子光谱可见光部分的规律,5,4,3,nm246.365222nnn1890年瑞典物理学家里德伯给出氢原子光谱公式,,4,3,2,1fn,3,2,1fffinnnn)11(122ifnnR波数里德伯常量17m100973731534.1R第十七章量子物理17-7，8氢原子的玻尔理论莱曼系,3,2,)111(122nnR紫外,4,3,)121(122nnR巴尔末系可见光,5,4,)131(122nnR帕邢系,6,5,)141(122nnR布拉开系,7,6,)151(122nnR普丰德系,8,7,)161(122nnR汉弗莱系红外第十七章量子物理17-7，8氢原子的玻尔理论二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”卢瑟福的原子有核模型（行星模型）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.m1010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.第十七章量子物理17-7，8氢原子的玻尔理论三氢原子的玻尔理论（1）经典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.vFree+原子不断地向外辐射能量，能量逐渐减小，电子绕核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.e+e第十七章量子物理17-7，8氢原子的玻尔理论（2）玻尔的三个假设假设一电子在原子中，可以在一些特定的轨道上运动而不辐射电磁波，这时原子处于稳定状态（定态），并具有一定的能量.π2hnrmLv量子化条件fiEEh频率条件假设二电子以速度在半径为的圆周上绕核运动时，只有电子的角动量等于的整数倍的那些轨道是稳定的.π2hvrL主量子数,3,2,1n假设三当原子从高能量的定态跃迁到低能量iEfE的定态时，要发射频率为的光子.第十七章量子物理17-7，8氢原子的玻尔理论212220πnrnmehrn),3,2,1(nπ2hnrmnnv由假设2量子化条件nnnrmre2202π4v由牛顿定律,玻尔半径m1029.5π112201mehr1n氢原子能级公式nnnnremE022π421v第轨道电子总能量第十七章量子物理17-7，8氢原子的玻尔理论212220418nEnhmeEnnnnremE022π421v（电离能）基态能量220418hmeEeV6.13)1(n21nEEn激发态能量)1(neV/E氢原子能级图1n基态6.132n3n4n激发态4.351.185.0n0自由态第十七章量子物理17-7，8氢原子的玻尔理论玻尔理论对氢原子光谱的解释fiEEhfiifnnnnchmec,)11(81223204氢原子能级跃迁与光谱系1n2n3n4nn0EE莱曼系巴耳末系帕邢系2220418nhmeEn布拉开系17m10097.1（里德伯常量）Rchme32048第十七章量子物理17-7，8氢原子的玻尔理论（1）正确地指出原子能级的存在（原子能量量子化）；（2）正确地指出定态和角动量量子化的概念；（3）正确的解释了氢原子及类氢离子光谱；四氢原子玻尔理论的意义和困难（4）无法解释比氢原子更复杂的原子；（5）把微观粒子的运动视为有确定的轨道是不正确的；（6）是半经典半量子理论，存在逻辑上的缺点，即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.