大學(xué)物理 15-4氫原子的波爾理論

1、 第六組：第六組：李艷軍李艷軍趙萬珍趙萬珍劉夢曦劉夢曦秦園麗秦園麗2 1890 年瑞典物理學(xué)家里德伯給出氫原子年瑞典物理學(xué)家里德伯給出氫原子光譜公式光譜公式)11(122ifnnR波數(shù)波數(shù) 里德伯常量里德伯常量 17m10097. 1R, 4 , 3 , 2 , 1fn, 3, 2, 1fffinnnn1 氫原子光譜線規(guī)律性氫原子光譜線規(guī)律性一、近代氫原子觀的回顧一、近代氫原子觀的回顧3, 5 , 4, )131(122nnR帕帕 邢邢 系系, 6 , 5, )141(122nnR布拉開布拉開系系, 7 , 6, )151(122nnR普豐德系普豐德系, 8 , 7, )161(122nnR漢

2、弗萊系漢弗萊系紅紅 外外, 4 , 3, )121(122nnR巴爾末系巴爾末系可見光可見光萊曼系萊曼系, 3 , 2, )111(122nnR紫紫 外外4氫原子光譜的巴耳末系氫原子光譜的巴耳末系656.3 nm486.1 nm434.1 nm410.2 nm364.6 nm52 盧瑟福的原子有核模型盧瑟福的原子有核模型 1897年，年， J.J.湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子. 1903年，湯姆孫提出原子的年，湯姆孫提出原子的“葡萄干蛋葡萄干蛋糕模型糕模型”.6 盧瑟福的原子有核模型（行星模型）盧瑟福的原子有核模型（行星模型） 原子中心有一帶正電的原子核原子中心有一帶正電的原子核 ，它幾乎，它

3、幾乎集中了原子的全部質(zhì)量，電子圍繞這個核旋集中了原子的全部質(zhì)量，電子圍繞這個核旋轉(zhuǎn)，核的尺寸與整個原子相比是很小的轉(zhuǎn)，核的尺寸與整個原子相比是很小的.7二二 氫原子的玻爾理論及其困難氫原子的玻爾理論及其困難 1 經(jīng)典有核模型的困難經(jīng)典有核模型的困難 波爾理論懿三條假設(shè)為基礎(chǔ)波爾理論懿三條假設(shè)為基礎(chǔ) 電子在原子中，可以在一些特定的圓軌道上運(yùn)動電子在原子中，可以在一些特定的圓軌道上運(yùn)動而不輻射電磁波，這時原子處于穩(wěn)定狀態(tài)（簡稱而不輻射電磁波，這時原子處于穩(wěn)定狀態(tài)（簡稱定態(tài)），并具有一定能量。定態(tài)），并具有一定能量。 電子一速度電子一速度V V在半徑為在半徑為r r的圓周上繞核運(yùn)動，只有的圓周上繞核

4、運(yùn)動，只有電子的角動量電子的角動量L L等于等于H2/H2/的整數(shù)倍的那些軌道才的整數(shù)倍的那些軌道才是穩(wěn)定的。是穩(wěn)定的。8vFree 當(dāng)原子從高能量的定態(tài)躍遷到低能量的定態(tài)，即電當(dāng)原子從高能量的定態(tài)躍遷到低能量的定態(tài)，即電子從高能量的軌道躍遷到低能量的軌道上時，要發(fā)子從高能量的軌道躍遷到低能量的軌道上時，要發(fā)射頻率為射頻率為v的光子，且頻率條件為的光子，且頻率條件為eefiEEh9 1913年玻爾在盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型的年玻爾在盧瑟福的原子結(jié)構(gòu)模型的基礎(chǔ)上，將量子化概念應(yīng)用于原子系統(tǒng)，提基礎(chǔ)上，將量子化概念應(yīng)用于原子系統(tǒng)，提出三條假設(shè)：出三條假設(shè)： 2 玻爾的氫原子理論玻爾的氫原子理論( (2

5、) )頻率條件頻率條件( (1) )定態(tài)假設(shè)定態(tài)假設(shè)( (3) )量子化條件量子化條件10 電子在原子中可以在一些電子在原子中可以在一些特定特定的圓軌道的圓軌道上運(yùn)動而上運(yùn)動而不輻射電磁波不輻射電磁波，這時，原子處于，這時，原子處于穩(wěn)穩(wěn)定狀態(tài)定狀態(tài)，簡稱，簡稱定態(tài)定態(tài).( (1) )定態(tài)假設(shè)定態(tài)假設(shè) 與定態(tài)相應(yīng)的能與定態(tài)相應(yīng)的能量分別為量分別為 E1，E2 ， E1 E2 E3 +E1E3 11( (3) ) 頻率條件頻率條件fiEEh( (2) )量子化條件量子化條件EfEi發(fā)發(fā)射射吸吸收收2hnrmLv主主量子數(shù)量子數(shù), 3 , 2, 1n12 3 氫原子的能級公式及軌道半徑氫原子的能級公

6、式及軌道半徑 ( (1) )軌道半徑軌道半徑2hnrmnnv 量子化條件：量子化條件：nnnrmre22024v 經(jīng)典力學(xué)：經(jīng)典力學(xué)：212220nrnmehrn), 3 ,2, 1(n+ rn13, 玻爾半徑玻爾半徑211002ha5.2910 m me1n2220n02hrna n me), 3 , 2 , 1(n( (2) ) 能量能量nnnremE022421v電子在第電子在第 軌道總能量軌道總能量=動能勢能之和動能勢能之和.n1422nn0 n422201eEmv24 rme18hn 41220m eE13.6 eV8h 令令則則21nEEn15基態(tài)基態(tài)能量能量) 1( n1E13.6 eV 激發(fā)態(tài)激發(fā)態(tài)能量能量) 1( n21nEEn fiEEh 電子受到外界激發(fā)時，可從基態(tài)躍遷電子受到外界激發(fā)時，可從基態(tài)躍遷到能級較高的激發(fā)態(tài)到能級較高的激發(fā)態(tài). 電子從較高的能級電子從較高的能級Ei躍遷到較低的能躍遷到較低的能級級Ef時，輻射光子，其能量為：時，輻射光子，其能量為：16-13.6-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540 eVnE吸收能量放出能量17 氫原子能級躍遷與光譜圖氫原子能級躍遷