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玻尔理论玻尔简介尼尔斯。玻尔,丹麦人,1885年or月7日生于哥本哈根。其父是哥本哈根大学生理学教授,外祖父是丹麦很有影响的犹太银行家。玻尔从小受到良好教育,他坦率正直、爱沉思,不甚活跃。1903年进人哥本哈根大学,主修物理学,兼及数学、天文等。19的年获科李硕士,1911年获哲学博士。两篇学术论文都是有关金属电子论的。1911年9月,他师从汤姆逊研究金属电子论。1912年拜卢瑟福为师,转而研究原子结构理论。卢瑟福对他一生产生了巨大影响。他在卢瑟福实验室看到了一个生气勃勃具有国际性的创造集体,决心把英国的方法移植到丹麦大学中去。这就是后来的玻尔研究所。1912年7月底,玻尔回到哥本哈根大学任助理教授,继续研究原子结构理论。1913年初升任副教授。28岁的玻尔发表了他的成名作论原子分子结构并因此荣获1922年诺贝尔物理学奖。1916年,31岁的玻尔出任哥本哈根大学为他特设的理论物理学教授。1921年3月3日他创建的哥本哈根大学理论物理研究所(后改称玻尔研究所)正式成立,该所以他特有的学术风格和对量子力学的杰出贡献,很快成为量子物理学的“国际首都”。对应原理和互补原理是和玻尔的名字紧紧连在一起的,它们是玻尔科学哲学思想的核心。他喜欢与人交流合作,随时愿意与任何人就任何问题作轻松自如灵活多变的讨论,他听凭灵感飘逸,惯于在交谈中进行综合思考,边讨论边孕育和完善新的思想观念。玻尔对人对事最不抱成见,是一个很随和的人。他随时准备抛弃现成不合时代的观念,去拥抱代表新时代的新思想;他对经典物理学中的特征,如连续性、决定论和原子发光机制的反思就是如此。玻尔有一种巨大的魅力,把世界各地的优秀青年物理学家聚集在自己周围。他有很强的组织能力,为推动国际科学合作做出了不朽的贡献,被誉为“科学国际化之父”。历史背景玻尔生活的年代,是科学发现层出不穷,科学理论飞速发展,但非常混沌和杂乱的时期。十九世纪末,经典物理学已日趋完善,而且化学研究中以道尔顿原子论和门捷列夫元素周期律为主体的科学理论,也基本上能够解释物质的组成和化学变化。但是,随后一系列发现却打破了这种格局。原子光谱方面: 1885年,巴尔麦(J。 J。 Balmer)从氢原子可见光区九条谱线中归纳出一个经验公式,后来其他科学家又发现碱金属光谱线间也有类似关系。 1890年,里德贝格(J。 R。 Rydberg)将巴尔麦公式扩展为更广泛的数学公式,并预期氢原子可能有多个光谱线系。 1908年,帕申(L。 F。 Paschen)在红外区发现了两条氢原子光谱线,初步证明里德贝格公式的正确性。物理学方面:上世纪末,玻尔兹曼(L。 Boltzmann)认为黑体辐射能量正比于绝对温度的四次方,同时维恩(W。 Wien)则发现随着温度升高其“最佳”波长向短波移动。1900年,瑞利(J。 W。 S。 Rayleign)将两种观点联合考虑尝试出一个统一公式,但却无法解释可见光区短波部分。同年,普朗克(M。 Planck)企图建立与经验相吻合的普遍公式,结果偶然拼揍出一个与经典理论相矛盾的量子化公式E=h,极其满意地解释了黑体辐射。1905年,爱因斯坦(A。 Einstein)借用量子论,提出光子学说,又满意地诠释了光电效应。从此普朗克公式引起了科学界的极大关注。原子结构方面:按照道尔顿的观点,原子则是不可分的。但是1878年,克鲁克斯(W。 Crookes)发现低压气体放电管阴极会发射出具有一定能量的粒子流。1897年,汤姆逊(J。 J。 Thomson)设计了巧妙的荷质比实验,证明这种粒子与阴极材料无关,命名为“电子”。随后,人们又陆续发现了X射线和放射性,确信在原子的深处有着某种规律。 1904年,汤姆逊想象原子具有面包式结构,但却解释不了粒子衍射实验。1911年,卢瑟福(E。 Rutherford)根据大部分粒子能够穿透金箔和1 /8000粒子反常散射现象,想象原子中心应有一个质量比较集中的点,随后他又将原子与太阳系进行类比,想象核外电子运动和行星运动一样。然而这一模型却出现了新的困难,无法解释原子的稳定性。玻尔理论以此为背景,应运而生。玻尔理论为了解释原子稳定结构和原子光谱的规律，玻尔提出了关于原子结构的三个假设，即玻尔理论：(l)定态假设。原子存在着某些定态,在这些定态中不发射也不吸收电磁波。原子定态能量只能取某些分立的值:E1,E2,E3E4这些定态能量叫作能级。处在这些状态的电子只能在一些分立的轨道上绕核作圆周运动,虽有加速度也不辐射电磁波。对氢原子，电子做圆周运动的方程：电子圆周运动的能量：电子圆周运动的频率：（2）跃迁假设：电子在两个不同定态间发生跃迁时，要辐射电磁波，其频率由两个定态的能量差值决定：hv=En-En此式与氢原子光谱的里德伯方程比较得（3）轨道量子化假设：根据对应原理可以推导出轨道量子化假设。定态之间辐射的频率为：当n很大时，量子过度到经典，此时，考虑两个相邻能级之间的跳跃，频率为：它应与经典关系一致：由此得到R的理论值是：电子的轨道半径的电子在这个体系的能力量：电子的轨道角动量:(其中n=1,2,3,。)这就是角动量量子化条件，是玻尔提出的新物理思想，玻尔理论的正确性被实验事实所证明。实验检验玻尔理论是在氢原子光谱实验的基础上建立起来的。它除了得到氢原子光谱实验规律的支持之外,很多实验结果都与之理论相一致。如通过弗兰克-赫兹实验测得的氢原子基态电离能、第一、第二激发态电离能,在实验精度内,均与玻尔理论得出的结果相符,所以玻尔理论是正确的。历史意义玻尔关于原子存在能级的假设，以及原子稳定性和角动量量子化的假