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第21章 原子的量子理论初步,1.玻尔的原子量子理论,1 玻尔的原子量子理论,1. 氢原子光谱的规律性,氢原子谱线的波长可以用下列经验公式表示：,里德伯常量,波数,原子光谱是反映原子结构特点的特征谱。,赖曼系，紫外区,巴尔末系，可见光区,帕邢系，红外区,布拉开系，红外区,普丰德系，红外区,哈弗莱系，红外区,其他元素的光谱也有类似的规律性。,原子光谱线系的规律性深刻地反映了原子内部的规律性,玻尔（18851962)丹麦理论物理学家，现代物理学的创始人之一。 1911年，当得知卢瑟福从 粒子散射实验提出了原子的有核模型后，于1912年3月到曼彻斯特大学在卢瑟福领导下工作了4个月.终于在1913年发表了论原子构造与分子构造等三篇论文，正式提出了在卢瑟福原子有核模型基础上的关于原子稳定性和量子跃迁理论的三条假设，从而完满地解释了氢原子光谱的规律。玻尔的成功，使量子理论取得重大进展，推动了量子物理学的形成，具有划时代的意义。,上页,下页,退出,返回,玻 尔,2. 玻尔的氢原子理论,（1）定态假设 原子系统只能处在一系列不连续的能量状态，在这些状态中，电子虽然作加速运动，但并不辐射电磁波，这些状态称为原子的稳定状态（简称定态），相应的能量分别为,（2）跃迁假设 当原子从一个能量为 的定 态跃迁到另一能量为 的定态时，就要发射 或吸收一个频率为 的光子。,玻尔频率公式,（3）量子化条件 在电子绕核作圆周运动中其稳定状态必须满足电子的角动量 等于 的整数倍的条件。,角动量量子化条件,为量子数,3. 氢原子轨道半径和能量的计算,根据电子绕核作圆周运动的模型及角动量量子化条件可以计算出氢原子处于各定态时的电子轨道半径。,玻尔 半径,电子处在半径为 的轨道上运动时，可以计算出氢原子系统的能量 为,能量是量子化的。,基态能级；,的各稳定态称为受激态；,时,能级趋于连续。,赖曼系,巴尔末系,帕邢系,布拉开系,氢原子的能级图,根据氢原子的能级及玻尔假设，可以得到氢原子光谱的波数公式,与氢原子光谱经验公式是一致的。,R 理论值与实验值符合得很好。,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。,4. 玻尔理论的缺陷,所以,例题1 在气体放电管中,用能量为12.5eV的电子通 过碰撞使氢原子激发,问受激发的原子向低能级 跃迁时,能发射哪些波长的光谱线?,解： 设氢原子全部吸收电子的能量后最高能激发到第n 个能级，此能级的能量为 , 所以,把 代入上式得,因
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