大学物理 15-4氢原子的波尔理论

1、 第六组：第六组：李艳军李艳军赵万珍赵万珍刘梦曦刘梦曦秦园丽秦园丽2 1890 年瑞典物理学家里德伯给出氢原子年瑞典物理学家里德伯给出氢原子光谱公式光谱公式)11(122ifnnR波数波数 里德伯常量里德伯常量 17m10097. 1R, 4 , 3 , 2 , 1fn, 3, 2, 1fffinnnn1 氢原子光谱线规律性氢原子光谱线规律性一、近代氢原子观的回顾一、近代氢原子观的回顾3, 5 , 4, )131(122nnR帕帕 邢邢 系系, 6 , 5, )141(122nnR布拉开布拉开系系, 7 , 6, )151(122nnR普丰德系普丰德系, 8 , 7, )161(122nnR汉

2、弗莱系汉弗莱系红红 外外, 4 , 3, )121(122nnR巴尔末系巴尔末系可见光可见光莱曼系莱曼系, 3 , 2, )111(122nnR紫紫 外外4氢原子光谱的巴耳末系氢原子光谱的巴耳末系656.3 nm486.1 nm434.1 nm410.2 nm364.6 nm52 卢瑟福的原子有核模型卢瑟福的原子有核模型 1897年，年， J.J.汤姆孙发现电子汤姆孙发现电子. 1903年，汤姆孙提出原子的年，汤姆孙提出原子的“葡萄干蛋葡萄干蛋糕模型糕模型”.6 卢瑟福的原子有核模型（行星模型）卢瑟福的原子有核模型（行星模型） 原子中心有一带正电的原子核原子中心有一带正电的原子核 ，它几乎，它

3、几乎集中了原子的全部质量，电子围绕这个核旋集中了原子的全部质量，电子围绕这个核旋转，核的尺寸与整个原子相比是很小的转，核的尺寸与整个原子相比是很小的.7二二 氢原子的玻尔理论及其困难氢原子的玻尔理论及其困难 1 经典有核模型的困难经典有核模型的困难 波尔理论懿三条假设为基础波尔理论懿三条假设为基础 电子在原子中，可以在一些特定的圆轨道上运动电子在原子中，可以在一些特定的圆轨道上运动而不辐射电磁波，这时原子处于稳定状态（简称而不辐射电磁波，这时原子处于稳定状态（简称定态），并具有一定能量。定态），并具有一定能量。 电子一速度电子一速度V V在半径为在半径为r r的圆周上绕核运动，只有的圆周上绕核

4、运动，只有电子的角动量电子的角动量L L等于等于H2/H2/的整数倍的那些轨道才的整数倍的那些轨道才是稳定的。是稳定的。8vFree 当原子从高能量的定态跃迁到低能量的定态，即电当原子从高能量的定态跃迁到低能量的定态，即电子从高能量的轨道跃迁到低能量的轨道上时，要发子从高能量的轨道跃迁到低能量的轨道上时，要发射频率为射频率为v的光子，且频率条件为的光子，且频率条件为eefiEEh9 1913年玻尔在卢瑟福的原子结构模型的年玻尔在卢瑟福的原子结构模型的基础上，将量子化概念应用于原子系统，提基础上，将量子化概念应用于原子系统，提出三条假设：出三条假设： 2 玻尔的氢原子理论玻尔的氢原子理论( (2

5、) )频率条件频率条件( (1) )定态假设定态假设( (3) )量子化条件量子化条件10 电子在原子中可以在一些电子在原子中可以在一些特定特定的圆轨道的圆轨道上运动而上运动而不辐射电磁波不辐射电磁波，这时，原子处于，这时，原子处于稳稳定状态定状态，简称，简称定态定态.( (1) )定态假设定态假设 与定态相应的能与定态相应的能量分别为量分别为 E1，E2 ， E1 E2 E3 +E1E3 11( (3) ) 频率条件频率条件fiEEh( (2) )量子化条件量子化条件EfEi发发射射吸吸收收2hnrmLv主主量子数量子数, 3 , 2, 1n12 3 氢原子的能级公式及轨道半径氢原子的能级公

6、式及轨道半径 ( (1) )轨道半径轨道半径2hnrmnnv 量子化条件：量子化条件：nnnrmre22024v 经典力学：经典力学：212220nrnmehrn), 3 ,2, 1(n+ rn13, 玻尔半径玻尔半径211002ha5.2910 m me1n2220n02hrna n me), 3 , 2 , 1(n( (2) ) 能量能量nnnremE022421v电子在第电子在第 轨道总能量轨道总能量=动能势能之和动能势能之和.n1422nn0 n422201eEmv24 rme18hn 41220m eE13.6 eV8h 令令则则21nEEn15基态基态能量能量) 1( n1E13.6 eV 激发态激发态能量能量) 1( n21nEEn fiEEh 电子受到外界激发时，可从基态跃迁电子受到外界激发时，可从基态跃迁到能级较高的激发态到能级较高的激发态. 电子从较高的能级电子从较高的能级Ei跃迁到较低的能跃迁到较低的能级级Ef时，辐射光子，其能量为：时，辐射光子，其能量为：16-13.6-13.6-3.4-1.51-0.85-0.540 eVnE吸收能量放出能量17 氢原子能级跃迁与光谱图氢原子能级跃迁