用頻率和臺(tái)格律表述的氫光譜規(guī)律2

1、用頻率和臺(tái)格律表述的氫光譜規(guī)律 兼談玻爾的原子理論錯(cuò)誤的原子軌道假設(shè) GD李映華摘 要:這里提出用頻率描述氫光譜的巴爾末公式。因?yàn)榘蜖柲┕娇擅枋鲎鳛榛l的賴曼系譜線系。知道了基頻便可用臺(tái)格律的基數(shù)和派生數(shù)列規(guī)律求得作為拍頻的所有線系。在這里同時(shí)指出，建立在能級(jí)理論基礎(chǔ)上的玻爾的原子軌道假設(shè)是不可信的。一、氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律很早，人們就發(fā)現(xiàn)氫氣放電管獲得的氫原子光譜，在可見光范圍內(nèi)有四條譜線。H：紅色 656.210nm； H；深綠 486.074nmH：青色 434.010nm； H ；紫色 410.120nm1885年瑞士數(shù)學(xué)家巴耳末將已觀測到的氫原子在可見光波段的譜線歸納為巴耳末公式：

2、 （n = 3，4，5，6）常數(shù) B = 364.57nm評論：巴爾末公式最初是在可見光范圍內(nèi)計(jì)算H、H、 H、 H四條譜線波長的關(guān)系。其常數(shù)B 實(shí)質(zhì)是式中波長計(jì)算的比例系數(shù)。1890年瑞典物理學(xué)家里德伯在巴爾末公式基礎(chǔ)上用波長倒數(shù)1/整理巴爾末公式，提出了一個(gè)用波數(shù)表示的氫原子光譜公式。 波數(shù)： , 表示單位長度內(nèi)所包含的波的數(shù)目。的數(shù)目。 為里德伯常數(shù)令巴爾末公式改為: 用波長的倒數(shù)-波數(shù)對巴爾末公式改寫，經(jīng)整理后根據(jù)式中數(shù)量關(guān)系將常數(shù)改為4/B=1.097×107m-1,這是用波數(shù)表達(dá)的氫光譜關(guān)系中的另一比例系數(shù)，稱為里德伯常數(shù)。與巴爾末公式在內(nèi)容上沒有質(zhì)的不同。 得：稱為光譜

3、項(xiàng)。1908年里茲發(fā)現(xiàn)任一條譜線的波數(shù)都等于該元素所固有的許多光譜項(xiàng)中的兩項(xiàng)之差，,令：這叫里茲合并原理。當(dāng)然，我們還可用頻率或周期替換公式中波長，引出分別用頻率或周期表示的“常數(shù)”。下面我們用頻率改寫巴爾末公式，得到： n= 0（1-1/n2） （n = 2，3，4）這是用頻率表示賴曼氏的巴爾末公式。式中 n 代表氫原子核由外往內(nèi)第n-1號(hào)軌道；0為式中用頻率表示的比例常數(shù)，0 = 3.288134×1015S-1。下表是用頻率表示的巴爾末光譜線系。賴曼氏光譜線系 n = c111.0877115x1073.260959x1015101.08580.80x1073.255252x1

4、01591.08323.54 x1073.247540x101581.07963.87 x1073.2367568x101571.07439.26 x1073.221029x101561.06630.98 x1073.1967968x101551.05290.48 x1073.1566086x101541.02823.53 x1073.0826494x101530.97491.54 x1072.922796x101520.82258.49 x1072.4661095x1015因?yàn)樵跉涔庾V中賴曼氏為基頻。其余線系均為拍頻，拍頻是由基頻的電子的會(huì)合運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生。知道了基頻便可由基頻之差或李氏臺(tái)格律的基

5、數(shù)和派生數(shù)列表格求得。（參見李映華：物理學(xué)的幾個(gè)重大理論問題，P106-111。）由廣義巴爾末公式n = R (1/nr2-1/ni2) 所表示的氫光譜（頻率用波數(shù)表示）有如下幾個(gè)線系：1ni 線 系nr234567891011 賴 曼 系182258.3197491.36102822.94 巴 爾 末 系215233.21620564.79323032.54324373.34325181.05525705.95726065.6126322.90 帕 邢 系35331.587799.309139.849948.1310472.7410832.4011089.6911280.03 布 喇 開 系

6、42467.753808.26 逢 德 系51340.52 圖 1氫原子光譜圖 圖 2上述譜線系，賴曼系是基頻，其余線系均為拍頻。應(yīng)用臺(tái)階三角數(shù)值規(guī)律，可以用基頻求得所有其它線系。如下列表格中，臺(tái)階上屬于基頻的賴曼系譜線。方格中倒數(shù)第1、2、3、4行分別為巴爾末系、帕邢系、布喇開系、逢德系譜線。利用基數(shù)和派生數(shù)列關(guān)系規(guī)律，還求出了其它應(yīng)該存在而未測定線系。10108771.159190.35108580.808447.61257.26108323.547807.28616.93359.67107963.8761331.891141.54884.28524.61107439.2652140.17

7、1949.821692.561332.89808.28106630.9843480.673290.323033.062673.392148.78*1340.51105290.4835947.625757.275500.015140.344615.73*3807.45*2466.95102823.532*11279.61*11089.2610832.00 *10472.33*9947.72*9139.44*7798.94*5331.9997491.541*26512.66*26322.31*26065.05*25705.38*25180.77*24372.49*23031.99*20565.04

8、*15233.0582258.49 圖 3上表是用波數(shù)表示的氫光譜線系。由于波的能量可用頻率與普朗克常數(shù)表示，而我們觀察到的光波大部分是由基頻產(chǎn)生的拍頻，其頻率（或波數(shù)）都可表示為： 式中：1、2為表示基頻，1-2表示拍頻我們知道，原子核外只要存在兩個(gè)以上電子軌道，它們在受激發(fā)出作為基頻的振動(dòng)傳播外，同時(shí)伴隨電子的會(huì)合運(yùn)動(dòng)，也會(huì)發(fā)射與會(huì)合運(yùn)動(dòng)周期相對應(yīng)的拍頻?？梢钥闯?，不論是“巴爾末公式”、“里德伯公式”還是“里茲合并原理”，都沒有找到光譜規(guī)律真正的物理原因。傳統(tǒng)理論用能級(jí)理論對其所作解釋，都是建立在光發(fā)射錯(cuò)誤理論上的衍生物。必須在理論結(jié)合實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，重新建立微觀粒子運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)的新的理論和計(jì)算體系。二、玻爾的氫原子理論1、 玻爾的基本假設(shè)：1） 定態(tài)假設(shè)：原子中的電子只能在一些特定的、半徑不連續(xù)的軌道上作圓周運(yùn)動(dòng)，而不輻射電磁波，這時(shí)原子處于穩(wěn)定狀態(tài)（簡稱定態(tài)）。評 論：這只是觀測現(xiàn)象的描述。2） 躍遷假設(shè)：當(dāng)原子中的電子從高能量的定態(tài)En躍遷到低能量Ek的定態(tài)時(shí)，原子會(huì)發(fā)射光子，其頻率v滿足頻率躍遷公式：hv = En Ek。 評 論：這是建立在對光本性的不正確認(rèn)識(shí)和對原子發(fā)光機(jī)制錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)上的假設(shè)；3） 量子化假設(shè)：電子以速度v在半徑為r的圓周上繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，只有電子的角動(dòng)量L等于h /2 的整數(shù)倍的那些軌道才是