*,第,17,章 量子物理基础,17.2,玻尔的氢原子模型,大学物理学,第,17,章 量子物理基础,17.2,玻尔的氢原子模型,大学物理学,/10/29,.,*,1,17.2.1,氢原子光谱 里德伯方程,一,.,原子的核式结构,二,.,氢原子光谱实验规律,1,巴尔末线系（可见光）,6562.8A,0,4861.3A,0,4340.5A,0,4101.7A,0,117.2.1 氢原子光谱 里德伯方程一.原子的核式结,2,6562.8A,0,4861.3A,0,4340.5A,0,4101.7A,0,（,1,）极限波长,3645.98A,0,（,2,）频率,-,里德伯常量,（,3,）波数：,波数：单位长度上所含完整波的数目,26562.8A04861.3A04340.5A04101.,3,（,2,）赖曼线系（紫外区）：,（,1,）巴尔末线系（可见光）：,（,3,）帕邢线系（红外区）：,总结：,（,1,）,一个确定的,n,f,对应一个线系,一个确定的,n,i,对应一个线系的一条谱线,波数,对应线系限，波长最短，频率最高（电离）,2.,氢原子光谱实验规律,3（2）赖曼线系（紫外区）：（1）巴尔末线系（可见光）：（3,4,（,2,）线状谱（非连续谱）,6562.8A,0,4861.3A,0,4340.5A,0,4101.7A,0,3645.98A,0,(,白,),（,3,）其他原子一样,碱金属原子光谱：,说明了原子内部存在固有的规律性,4（2）线状谱（非连续谱）6562.8A04861.3A04,5,17.2.3,玻尔的氢原子理论,一,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,。所以用经典理论可以解释氢原子为什么能辐射电磁波。,但是能否解释氢原子光谱的实验规律呢？比如氢原子光谱的谱线波长所满足的规律？,517.2.3 玻尔的氢原子理论一 经典有核模型的,6,1,原子能量及频率,行星模型,61 原子能量及频率行星模型,7,2,经典理论困难,（,1,）稳定与不稳定的矛盾,由于辐射，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,.,实际：,理论：,稳定,72 经典理论困难（1）稳定与不稳定的矛盾由于辐射，原子总,8,（,2,）连续与不连续的矛盾,实际：,理论：,线状谱,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,；,按经典理论该频率就是氢原子辐射的光的频率,8（2）连续与不连续的矛盾实际：理论：线状谱原子不断向外辐射,9,玻 尔,(,Bohr.Niels 18851962,),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,.,9玻 尔 (Bohr.Niels 188519,10,1913,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：,二,玻尔的氢原子理论,(,2,),频率条件,(,1,),定态假设,(,3,),量子化条件,10 1913年玻尔在卢瑟福的原子结构模型的基,11,电子在原子中可以在一些特定的、分离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,E,1,，,E,2,，,E,1,E,2,E,3,+,E,1,E,3,1,玻尔的氢原子理论,11 电子在原子中可以在一些特定的、分离的圆轨,12,(,2,),频率条件,(,3,),量子化条件,E,f,E,i,发射,吸收,主,量子数,+,E,1,E,3,电子作圆周运动的角动量满足子化如下条件：,12(2)频率条件(3)量子化条件EfEi发射吸收主量子数,13,2,氢原子轨道半径和能量的计算,(,1,),轨道半径,量子化条件：,经典力学：,+,r,n,132 氢原子轨道半径和能量的计算 (1)轨道半径,14,玻尔半径,(,2,),能量,第,轨道电子总能量：,即轨道半径是量子化的,14,玻尔半径(2)能量第 轨道电子总能量：即轨道,15,(,基态,电离能,),基态,能量,激发态,能量,即能量是量子化的,15(基态电离能)基态能量激发态能量即能量是量子化的,16,3,玻尔理论对氢原子光谱的解释,(,里德伯常量,),与实验规律一致,163 玻尔理论对氢原子光谱的解释(里德伯常量)与实验规,17,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,-,13.6 eV,-,3.40 eV,-,1.51 eV,-,0.85 eV,-,0.54 eV,0,n,=1,n,=2,n,=3,n,=4,n,=5,n,=,17 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-,18,(,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,.,18 (1)正确地指出原子能级的存在(原子能量量子化),19,(,3,),对谱线的强度、宽度、偏振等一系列问题无法处理,.,(,4,),原因,:,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,.,END,19 (3)对谱线的强度、宽度、偏振等一系列问题无法处理,20,例,1.,氢原子光谱巴尔末线系中，有一条谱线波长为,4340A,0,，求：,（,1,）与这条谱线相对应的光子能量为多少电子伏特,?,（,2,）,E,n,E,k,，,n=?,k=?,(3),最高能级为,E,5,的大量氢原子，最多可发射几个线系，共几条谱线,解：,20例1.氢原子光谱巴尔末线系中，有一条谱线波长为4340,21,（,2,）,E,n,E,k,，,n=?,k=?,巴尔末线系,21（2）EnEk，n=?,k=?巴尔末线系,22,(3),最高能级为,E,5,的大量氢原子，最多可发射几个,线系，共几条谱线,赖曼系,巴尔末系,帕邢系,布喇开系,22(3)最高能级为E5的大量氢原子，最多可发射几个 赖曼,23,可编辑,感谢下载,23可编辑感谢下载,