第二十原子的量子理论

第二十原子的量子理论演示文稿当前1页，总共62页。（优选）第二十原子的量子理论当前2页，总共62页。第二十章原子的量子理论§20.1氢原子光谱的实验规律一、原子结构模型均匀分布正电荷当前3页，总共62页。当前4页，总共62页。+当前5页，总共62页。卢瑟福（Rutherford）

J.J汤姆孙的学生，他既有才能又刻苦工作，精力充沛又非常自信。1908年卢瑟福研究衰变获诺贝尔化学奖，尽管他高兴得到诺贝尔奖，但他不喜欢该奖是化学奖，而不是物理学奖。

我观察到许多由一种物质变为另一种物质的嬗变现象，但从来没有看到过象我这样变化得这么快，一夜之间由一个物理学家转变为化学家。

卢瑟福诺贝尔领奖演说卢瑟福的学生有14人获诺贝尔奖，其中之一玻尔的学生有7人获诺贝尔奖。当前6页，总共62页。二、原子光谱规律性当前7页，总共62页。氢原子光谱656.28486.13434.05410.17364.56nm当前8页，总共62页。巴尔末又指出,如将上式中的“22”换成其它整数k的平方,还可得到其它谱线系.巴尔末公式当前9页，总共62页。1）稳定问题-经典理论得出原子是”短命“的经典理论：电子绕核运动是加速运动必向外辐射能量，电子轨道半径越来越小，直到掉到原子核与正电荷中和，这个过程时间<10-12秒，因此不可能有稳定的原子存在。2）经典理论得出原子光谱是连续光谱经典理论：原子发光频率等于电子饶核运动频率，因此电磁波频率r-3/2，由于半径的连续变化，必导致产生连续光谱。三、经典理论的困难当前10页，总共62页。§20.2玻尔的氢原子理论1913年英国剑桥大学的学生N·Bohr提出了新的假设，成功地解释了H原子光谱。当前11页，总共62页。当前12页，总共62页。当前13页，总共62页。说明当前14页，总共62页。n=4n=3n=2n=1r=r1r=4r1r=9r1r=16r1赖曼系巴耳末系帕邢系里德伯常数的理论值：当前15页，总共62页。126534赖曼系巴耳末系帕邢系布喇开系En=E1/n2E5=E1/25E4=E1/16E3=E1/9=-1.51eVE2=E1/4=-3.39eVE1=-13.6eVT=R/n2109677cm-12741cm-112186cm-16855cm-14387cm-1氢原子能级图当前16页，总共62页。-0.85ev-13.6ev当前17页，总共62页。五、玻尔理论的成功与局限成功：解释了H光谱，尔后有人推广到类H原子（）也获得成功（只要将电量换成Ze（Z为原序数）。他的定态跃迁的思想至今仍是正确的。并且它是导致新理论的跳板。1922年获诺贝尔奖。局限：1、理论不严密，自相矛盾（把经典理论与非经典理论混杂起来）2、只能解释H及类H原子谱线的频率，不能解释各谱线的相对强度及禁戒跃迁，也解释不了原子的精细结构。3、仅对单电子原子成功，对两个电子或多电子的中性原子的处理糟糕透了。当前18页，总共62页。原因：它是半经典半量子理论的产物。是在经典理论框架里安了量子化的条件。因此，玻耳理论称为旧量子论,它是经典理论与量子理论之间的一座桥梁

1924年德布罗意（DeBroglie）提出了波粒二象性，尔后由德国的薛定谔（Schr¨dinger）与海森伯（Heisenbeng）等建立了量子力学。o当前19页，总共62页。玻尔(N·Bohr)其人：他是卢瑟福的学生，在其影响下具有严谨的科学态度，勤奋好学，平易近人，后来很多的科学家都有纷纷来到他身边工作。当有人问他，为什么能吸引那么多科学家来到他身边工作时，他回答说：“因为我不怕在青年面前暴露自已的愚蠢”。这种坦率和实事求是的态度是使当时他领导的哥本哈根理论研究所永远充满活力，兴旺发达的原因。爱因斯坦评价说：“作为一个科学的思想家玻尔具有那么惊人的吸引力；在于他具有大胆和谦逊两种品德难得的结合”当前20页，总共62页。§20.3量子力学基本概念薛定谔方程问题当前21页，总共62页。猜想当前22页，总共62页。电子的单缝衍射：1）大量电子的一次性行为：U极大值极小值中间值较多电子到达较少电子到达介于二者之间波强度大，大小波强度小，波强介于二者之间粒子的观点波动的观点当前23页，总共62页。2）一个粒子多次重复性行为较长时间以后U极大值极小值中间值较多电子到达较少电子到达介于二者之间单个粒子出现的概率大粒子出现的概率介于二者之间粒子的观点波动的观点统一地看：粒子出现在某处的概率正比于单个粒子出现的概率小当前24页，总共62页。当前25页，总共62页。当前26页，总共62页。当前27页，总共62页。自由粒子的定态波函数上式为自由粒子的定态波函数满足的方程上式对x求两次导数当前28页，总共62页。自由粒子的定态波函数满足的方程当前29页，总共62页。当前30页，总共62页。§20.4一维无限深势阱中的粒子设粒子的质量为m,其势能函数为:当前31页，总共62页。当前32页，总共62页。根据边界条件，有：当前33页，总共62页。本征能量（本征值）为：n=1,2,3,…..当前34页，总共62页。所以，本征能量（本征值）为：n=1,2,3,…..概率密度为：当前35页，总共62页。讨论状态本征能量本征函数概率密度当前36页，总共62页。当前37页，总共62页。当前38页，总共62页。当前39页，总共62页。当前40页，总共62页。§20.5氢原子的量子力学处理当前41页，总共62页。当前42页，总共62页。当前43页，总共62页。当前44页，总共62页。当前45页，总共62页。当前46页，总共62页。当前47页，总共62页。当前48页，总共62页。当前49页，总共62页。当前50页，总共62页。当前51页，总共62页。当前52页，总共62页。电子具有自旋运动及具有自旋磁矩是电子的基本属性当前53页，总共62页。§24.6原子的电子壳层结构当前54页，总共62页。当前55页，总共62页。当前56页，总共62页。当前57页，总共62页。当前58页，总共62页。当前59页，总共62页。在气体放电管中，用能量为12.1ev电子去轰击处于基态的氢原子,此时氢原子所能发射的光子的能量只能是:(A)12.1ev(B)10.2ev(C)12.1ev,10.2ev,1.9ev(D)12.1ev,10.2ev,3.4ev答案：（C）当前60页，总共62页。已知粒子在一维无限深势阱中运动，其波函数为那么，粒子在处