氢原子核式结构和波尔理论

1、- 1903年，年，J.J.汤姆孙提出原子结构模型：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的球体之中。带正电的球体与带负电的电子二者电量相等，故原子不显电性。电子二者电量相等，故原子不显电性。 “葡萄干面包葡萄干面包”模型模型 1897年，年， J.J.汤姆孙发现了电子，指出汤姆孙发现了电子，指出“阴极射线阴极射线”就是高就是高速电子流。速电子流。 作为汤姆逊的学生，卢作为汤姆逊的学生，卢瑟福（瑟福（Ernest Rutherf

2、ord，1871-1937）却不喜欢汤姆）却不喜欢汤姆逊的原子模型。他决定用一逊的原子模型。他决定用一种新粒子种新粒子 粒子当作炮粒子当作炮弹来轰击原子，以探索原子弹来轰击原子，以探索原子的内部结构。的内部结构。MFDSR 1911年，卢瑟福根据年，卢瑟福根据 粒子散射实验粒子散射实验，发表了原子的发表了原子的核式结构模型核式结构模型：原子有一个：原子有一个小而重的带正电的核，在它周围是一群在小而重的带正电的核，在它周围是一群在库仑吸力作用下绕核转动的带负电的电子库仑吸力作用下绕核转动的带负电的电子。如同行星绕太阳转动一样。如同行星绕太阳转动一样。1. 巴尔末系巴尔末系656.28 nm486

3、.13 nm434.05 nm410.17 nmH H H H 巴尔末公式：巴尔末公式：422nnB, 5 , 4 , 3n 1885年，巴尔默发现能够描述氢年，巴尔默发现能够描述氢原子四种光谱波长的公式。原子四种光谱波长的公式。1波数波数)11(22nmRH, 3, 2, 1, 3, 2, 1mmmnm里德伯常数里德伯常数 RH = 1.0967758107 m-12. 里德伯公式里德伯公式 氢原子光谱的普遍公式氢原子光谱的普遍公式氢光谱与氢原子构造有何种关系氢光谱与氢原子构造有何种关系? 1913年，玻尔在卢瑟福原有年，玻尔在卢瑟福原有核原子模型的基础上建立起原子核原子模型的基础上建立起原

4、子的量子理论。获的量子理论。获1922年诺贝尔物年诺贝尔物理学奖。理学奖。1) 卢瑟福原子有核模型。卢瑟福原子有核模型。2) 原子结构是稳定的。原子结构是稳定的。3) 原子的分立光谱。原子的分立光谱。玻尔的原子模型玻尔的原子模型+Ze-vrvmrZeF222041rZeU042) 量子化条件量子化条件处于定态状态电子只能在一些特殊的处于定态状态电子只能在一些特殊的圆轨道中运动，其轨道角动量满足量子化条件：圆轨道中运动，其轨道角动量满足量子化条件：nmvrL主量子数主量子数, 3 , 2 , 1n1) 定态假设定态假设 原子系统只存在一系列不连续的能量原子系统只存在一系列不连续的能量状态状态(定

5、态定态)，相应的能量取不连续的量值，相应的能量取不连续的量值 E1、E2、E3、，定态运动时不辐射电磁波。定态运动时不辐射电磁波。121,2,3,nEEnneV6 .13822041hmeE能级能级:L3) 频率假设频率假设原子从一个定态原子从一个定态 Ek 跃迁跃迁到另一定态到另一定态Em时，将辐射电磁波，电磁波的频率由下式决定时，将辐射电磁波，电磁波的频率由下式决定跃迁：跃迁：原子体系在两个定态之间发生跃迁时，要原子体系在两个定态之间发生跃迁时，要发射或吸收光子，其频率由两定态的能量差决定。发射或吸收光子，其频率由两定态的能量差决定。kmkmhEEEkEm4) 氢原子的分立谱线氢原子的分立谱线122113.6eV1, 2,3,nEEnnn kmkmhEE成功：成功：1) 提出的定态、轨道、能量量子化、辐射跃提出的定态、轨道、能量量子化、辐射跃迁迁 等概念成为量子力学的先驱。等概念成为量子力学的先驱。2) 成功地解释了氢原子及类氢原子光谱现象。成功地解释了氢原子及类氢原子光谱现象。3) 再次验证了再次验证了h 判据。判据。缺陷缺陷: :1) 不能预言光谱线的强度。不能预言光谱线的强度。2)