氫原子結(jié)構(gòu)1知識講解

氫原子結(jié)構(gòu)1二、勢壘隧道效應(yīng)勢函數(shù)：0x<0,x>aOaU0x隧道效應(yīng)：總能量E小于勢壘高度U0的粒子也有可能貫穿勢壘，到達(dá)另側(cè)貫穿系數(shù)：第2頁共23頁二、其他勢場中的粒子1.一維簡諧振子簡諧振子勢函數(shù)量子力學(xué)求解結(jié)果：微觀粒子在這種勢場中運動時所具有的能量為

，其能量、波函數(shù)的分布曲線具有這樣形式：零點能

，這正是不確定關(guān)系所要求的。第3頁共23頁2.一維有限深勢阱粒子的波函數(shù)及概率密度分布曲線如下：x對于一個非無限深勢阱，在阱內(nèi)其能量仍是非連續(xù)的正旋解(阱邊不一定降為零)，波函數(shù)具有這樣的分布形式：Ⅰ、Ⅲ區(qū)：

Ⅱ區(qū)：

xOaxxIⅡⅢ第4頁共23頁第十九章氫原子結(jié)構(gòu)第一節(jié)原子的核式結(jié)構(gòu)原子模型三步曲：1903年經(jīng)典模型1911年盧瑟福行星模型20世紀(jì)20年代原子的量子模型人類對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識古代中國“五行說”：金、木、水、火、土古希臘“四根說”：火、水、土、氣古希臘德謨克利特：“原子論”

1661年英國波意耳提出元素的概念英國化學(xué)家道爾頓：原子是元素的最小單元

1869年俄國的門捷列夫發(fā)現(xiàn)了元素周期律第5頁共23頁一、湯姆遜原子模型------1903年，J.J.湯姆孫提出原子結(jié)構(gòu)模型：原子里面帶正電的部分均勻地分布在整個原子球體中，而帶負(fù)電的電子鑲嵌在帶正電的球體之中。帶正電的球體與帶負(fù)電的電子二者電量相等，故原子不顯電性?！捌咸迅擅姘蹦Ｐ?/p>

1897年，湯姆孫發(fā)現(xiàn)了電子，指出“陰極射線”就是高速電子流。第6頁共23頁二、盧瑟福原子核式原子模型+-粒子散射MFDSR第7頁共23頁原子由原子核和核外電子構(gòu)成，原子核帶正電荷，占據(jù)整個原子的極小一部分空間，而電子帶負(fù)電，繞著原子核轉(zhuǎn)動，如同行星繞太陽轉(zhuǎn)動一樣。原子的核式模型：1911年盧瑟福提出原子的“有核結(jié)構(gòu)模型”。第8頁共23頁第二節(jié)原子光譜的實驗規(guī)律光譜

——

強(qiáng)度隨波長的分布圖線狀譜帶狀譜連續(xù)譜——原子光譜——分子光譜——固體光譜1.巴爾末系6562.8?4861.3?4340.5?4101.7?HHHH巴爾末公式：第9頁共23頁里德伯常數(shù)RH=1.0967758×107m-12.里德伯公式——氫原子光譜的普遍公式賴曼系(紫外)巴爾末系(可見光)帕邢系(紅外)布喇開系(遠(yuǎn)紅外)n,該譜線系的線系限（波長最短的譜線）普方德系(遠(yuǎn)紅外)第10頁共23頁3.氫原子光譜的特征1)有確定波長的分立譜線。2)各譜線間有一定的聯(lián)系。3)每一譜線的波數(shù)都可表示為兩項之差——里茲并合原理T()稱為光譜項由此預(yù)言更大范圍內(nèi)光譜系的存在，構(gòu)成了整個原子光譜。第11頁共23頁一、基本實驗事實1)盧瑟福原子有核模型。2)原子結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的。3)原子的分立光譜。二、經(jīng)典理論的困難及玻爾的氫原子模型玻爾的原子模型+Ze-v第三節(jié)玻爾的氫原子理論第12頁共23頁1)加速運動輻射電磁波

E

r原子不穩(wěn)定！2)隨r的變化而連續(xù)變化,原子光譜應(yīng)是連續(xù)譜！第13頁共23頁三、玻爾理論的基本假設(shè)2)量子化條件(定態(tài)條件)—處于定態(tài)狀態(tài)電子只能在一些特殊的圓軌道中運動，其軌道角動量滿足量子化條件：1)定態(tài)假設(shè)—原子系統(tǒng)只存在一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)(定態(tài))，相應(yīng)的能量取不連續(xù)的量值E1、E2、E3、???，定態(tài)運動時不輻射電磁波。能級:第14頁共23頁3)頻率假設(shè)—原子從一個定態(tài)E2躍遷到另一定態(tài)E1時，將輻射電磁波，電磁波的頻率由下式?jīng)Q定躍遷：原子體系在兩個定態(tài)之間發(fā)生躍遷時，要發(fā)射或吸收光子，其頻率由兩定態(tài)的能量差決定EnEm第15頁共23頁四、玻爾的氫原子理論1)圓周量子化玻爾軌道氫原子Z=1第16頁共23頁2)能量量子化氫原子Z=1n=1

En

=-13.6eV基態(tài)n,En

0束縛態(tài)En

>0電子被電離n

E第17頁共23頁3)氫原子的分立譜線第18頁共23頁五、玻爾理論的成功與缺陷成功：1)提出的定態(tài)、軌道、能量量子化、輻射躍遷等概念成為量子力學(xué)的先驅(qū)。2)成功地解釋了氫原子及類氫原子光譜現(xiàn)象。3)再次驗證了h判據(jù)。玻爾定態(tài)能級驗證實驗：夫蘭克—赫茲實驗4.99.819.614.70IV第19頁共23頁缺陷1)不能預(yù)言光譜線的強(qiáng)度。2)不能解釋譜線的非周期性。3)無法解釋光譜線的精細(xì)結(jié)構(gòu)。4)無法解釋比氫光譜線更復(fù)雜的光譜。原因：帶有經(jīng)典的殘余玻爾理論是半經(jīng)典、半量子化的理論第20頁共23頁精品課件！第21頁共23頁精品課件！第22頁共23頁經(jīng)典物理在解釋熱輻射上的困難—普朗克能量子論1900年經(jīng)典物理在解釋光電效應(yīng)上的困難—愛因斯坦光量子論1905年經(jīng)典物理在解釋氫光譜上的困難—