量子玻尔氢原子理论

量子玻尔氢原子理论第一页，共二十五页，编辑于2023年，星期五1、旧量子力学时代1913年物理学家玻尔（N·Bohr）根据卢瑟福（Rutherford）原子模型及氢原子光谱提出了氢原子理论，初步奠定了原子物理基础。玻尔于1922年12月10日诺贝尔诞生100周年之际，获诺贝尔物理学奖。量子力学的发展阶段第二页，共二十五页，编辑于2023年，星期五2、新量子力学时代

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第三页，共二十五页，编辑于2023年，星期五

十九世纪末二十世纪初，一些实验现象相继发现，如电子、X射线和放射性元素的发现表明原子是可以分割的，它具有比较复杂的结构，原子是怎样组成的？原子的运动规律如何？对这些问题的研究形成了原子的量子理论。一、原子结构的探索

1897年，J.J.汤姆逊发现电子以后，人们就知道原子中除有电子以外，一定还存在着带正电的部分。而且原子内正、负电荷相等。电子和正电荷是如何分布的呢？第四页，共二十五页，编辑于2023年，星期五1.J.J汤姆逊原子模型

1903年J.J.汤姆逊提出，原子中的正电荷和原子质量均匀地分布在半径为10-10m的球体内，电子浸于此球体中，即“葡萄干蛋糕模型”。卢瑟福是J.J.汤姆逊的学生，提出了原子的有核模型。第五页，共二十五页，编辑于2023年，星期五粒子散射实验

2、卢瑟福的原子有核模型

卢瑟福用粒子轰击原子，探索原子内部结构，并提出原子的有核模型。粒子为氦核以~c/15轰击金箔，在原子中带电物质的电场力作用下，使它偏离原来的入射方向，从而发生散射现象。氦核质量是电子质量的7500倍，粒子运动不受电子影响。第六页，共二十五页，编辑于2023年，星期五粒子镭放射源荧光屏显微镜金箔绝大部分粒子经金箔散射后，散射角很小2~3，1/8000的粒子偏转大于90第七页，共二十五页，编辑于2023年，星期五卢瑟福原子有核模型①.原子的中心是原子核，几乎占有原子的全部质量，集中了原子中全部的正电荷。②.电子绕原子核旋转。③.原子核的体积比原子的体积小得多。原子半径~10-10m原子核半径10-14

~10-15m第八页，共二十五页，编辑于2023年，星期五

粒子散射实验确定了原子有核结构，但它对核外电子并没提供什么信息，原子光谱提供了这方面的信息。

每种原子光谱有固定分布，可根据光谱分析物质的元素组成。二、氢原子光谱的规律性第九页，共二十五页，编辑于2023年，星期五氢原子光谱1.巴尔末光谱线系

1885年，瑞士数学家巴尔末首先发现氢原子的线光谱在可见光部分的谱线。巴尔末公式常数当n=3，4，5，6，为四条可见光谱线当n=7，8，9，10，为四条紫外部分谱线第十页，共二十五页，编辑于2023年，星期五第十一页，共二十五页，编辑于2023年，星期五1896年里德伯（瑞士）引入波数波数：单位长度中所包含的波形数目里德伯常数第十二页，共二十五页，编辑于2023年，星期五2.莱曼线系

光谱在紫外区域的谱线----莱曼线系。3.其它线系

在红外区还有三个线系帕邢系第十三页，共二十五页，编辑于2023年，星期五布拉开系普丰特系莱曼系巴尔末系帕邢系布拉开系普丰特系第十四页，共二十五页，编辑于2023年，星期五4.广义巴尔末公式

莱曼系巴尔末系帕邢系布拉开系普丰特系注：第十五页，共二十五页，编辑于2023年，星期五三、氢原子的玻尔理论第十六页，共二十五页，编辑于2023年，星期五1）定态假设：

原子系统只能存在于一系列不连续的能量状态中（E1、E2、E3···），在这些状态中，电子绕核作加速运动而不辐射能量，这种状态称为原子系统的稳定状态（定态）

2）量子化条件：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/2的整数倍的那些轨道才是稳定的

1913年英国剑桥大学的学生N·Bohr提出了一个假设，成功地解释了H原子光谱。第十七页，共二十五页，编辑于2023年，星期五n叫做主量子数

当原子从定态Ei跃迁到定态Ef要发射或吸收频率为的光子当Ei>Ef原子发射光子当Ei<Ef原子吸收光子3）跃迁假设：第十八页，共二十五页，编辑于2023年，星期五1.氢原子光谱产生机制

光谱的产生是由于原子吸收能量后跃迁到高能态，由于不稳定又跳回低能态，以释放光子形式来释放能量，形成不同波长的光谱线。低能级E1高能级E2光子能级跃迁辐射第十九页，共二十五页，编辑于2023年，星期五2.电子轨道半径量子化

氢原子中电子绕核作圆周运动，受核的库仑力充当向心力①②第二十页，共二十五页，编辑于2023年，星期五n=1，为第一轨道半径，离原子核最近。注：称为玻尔半径(a)量子数为n的轨道半径电子轨道半径可能值为r1，

4r1，

9r1，

16r1，.....，

n2r1第二十一页，共二十五页，编辑于2023年，星期五原子能量由和代入得

选无穷远为0电势点，半径为rn

的电子与原子核系统能量:3.定态能量量子化第二十二页，共二十五页，编辑于2023年，星期五注意几点①.基态能量②.激发态n>1的为激发态。第二十三页，共二十五页，编辑于2023年，星期五赖曼系巴尔末系帕邢系布拉开系③.氢原子的电离能电离能：把电子从氢原子第一玻尔轨道移到无穷远所需能量。第二十四页，共二十五页，编辑于2023年，星期五成功：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