《玻尔理论》ppt课件

1、物理学物理学第五版第五版15-4 15-4 玻尔理论玻尔理论物理学物理学第五版第五版15-4 15-4 玻尔理论玻尔理论 玻尔实际在人们认识原子构造的进程中有很玻尔实际在人们认识原子构造的进程中有很大的奉献大的奉献- 1922年玻尔获诺贝尔物理奖年玻尔获诺贝尔物理奖玻尔正在讲解他的玻尔正在讲解他的互补原理互补原理 玻尔左和玻尔左和 海森伯中海森伯中 泡利右在一同泡利右在一同物理学物理学第五版第五版15-4 15-4 玻尔理论玻尔理论谱线是线状分立的谱线是线状分立的光谱公式光谱公式)121(122nR 422 nnB R=4/B 里德伯常数里德伯常数 1.0967758107m-1延延续续0A7

2、3645.H 0A16562.H 红红0A74860.H 深深绿绿0A14340.H 青青0A24101.H 紫紫0A73645.B ,n6543 巴耳末公式巴耳末公式一一 氢原子光谱的规律性氢原子光谱的规律性物理学物理学第五版第五版15-4 15-4 玻尔理论玻尔理论莱曼系莱曼系, 3 , 2, )111(122nnR紫外紫外, 4 , 3, )121(122nnR巴尔末系巴尔末系可见光可见光, 5 , 4, )131(122nnR帕邢系帕邢系, 6 , 5, )141(122nnR布拉开系布拉开系, 7 , 6, )151(122nnR普丰德系普丰德系, 8 , 7, )161(122nn

3、R汉弗莱系汉弗莱系红外红外物理学物理学第五版第五版15-4 15-4 玻尔理论玻尔理论 1890 1890 年瑞典物理学家里德伯给出氢原子光谱公式年瑞典物理学家里德伯给出氢原子光谱公式,4, 3 ,2, 1fn, 3, 2, 1fffinnnn)11(122ifnnR波数波数 里德伯常量里德伯常量 17m100973731534. 1R物理学物理学第五版第五版15-4 15-4 玻尔理论玻尔理论二二 氢原子的玻尔实际氢原子的玻尔实际1 1经典核模型的困难经典核模型的困难 根据经典电磁实际，电子绕根据经典电磁实际，电子绕核作匀速圆周运动，作加速运动核作匀速圆周运动，作加速运动的电子将不断向外辐射

4、电磁波的电子将不断向外辐射电磁波 . . vFree+ 原子不断地向外辐射能量，原子不断地向外辐射能量，能量逐渐减小，电子绕核旋转的能量逐渐减小，电子绕核旋转的频率也逐渐改动，发射光谱应是频率也逐渐改动，发射光谱应是延续谱；延续谱； 由于原子总能量减小，电子由于原子总能量减小，电子将逐渐的接近原子核而后相遇，将逐渐的接近原子核而后相遇，原子不稳定原子不稳定 . .e+e物理学物理学第五版第五版15-4 15-4 玻尔理论玻尔理论 假设一假设一 电子在原子中，可以在一些特定的轨道上电子在原子中，可以在一些特定的轨道上运动而不辐射电磁波，这时原子处于稳定形状定态，运动而不辐射电磁波，这时原子处于稳

5、定形状定态，并具有一定的能量并具有一定的能量. .2hnrmLv量子化条件量子化条件fiEEh频率条件频率条件 假设二假设二 电子以速度电子以速度 在半径为在半径为 的圆周上绕核运的圆周上绕核运动时，只需电子的角动量动时，只需电子的角动量 等于等于 的整数倍的那些的整数倍的那些轨道是稳定的轨道是稳定的 . .2hvrL主量子数主量子数, 3 , 2, 1n 假设三假设三 当原子从高能量当原子从高能量 的定态跃迁到低能量的定态跃迁到低能量iEfE的定态时，要发射频率为的定态时，要发射频率为 的光子的光子. .2 2玻尔的三个假设玻尔的三个假设物理学物理学第五版第五版15-4 15-4 玻尔理论玻

6、尔理论根本假设运用于氢原子：根本假设运用于氢原子：(1) 轨道半径量子化轨道半径量子化nnrvmre222041 2hnmvrLn )(2202mehnrn 第一玻尔轨道半径第一玻尔轨道半径02201A530. mehr0222032441)(emrremrvmrnnnn 2024)2(mehnrn 21nrrn 物理学物理学第五版第五版15-4 15-4 玻尔理论玻尔理论(2) 能量量子化和原子能级能量量子化和原子能级nnnremvE022421 ),(321)8(122042 nhmenEn基态能级基态能级VEe58131. 激发态能级激发态能级eVnnEEn2215813. 氢原子的电离

7、能氢原子的电离能eVEEE58131. 电离)(2202mehnrn nnmrhnv/2 物理学物理学第五版第五版15-4 15-4 玻尔理论玻尔理论212220nrnmehrn), 3 ,2, 1(n, 玻尔半径玻尔半径m1029. 5112201mehr1n 氢原子能级公式氢原子能级公式n第第 轨道电子总能量轨道电子总能量212220418nEnhmeEn物理学物理学第五版第五版15-4 15-4 玻尔理论玻尔理论212220418nEnhmeEn电离能电离能基态能量基态能量220418hmeEeV6 .13) 1( n21nEEn激发态能量激发态能量) 1( neV/E 氢原子能级图氢原

8、子能级图1n基态基态6 .132n3n4n激发态激发态4 . 351. 185. 0n0自在态自在态物理学物理学第五版第五版15-4 15-4 玻尔理论玻尔理论3 3玻尔实际对氢原子光谱的解释玻尔实际对氢原子光谱的解释fiEEh)()(223204212111811iffinnchmenEnEhchch 氢原子能级跃迁氢原子能级跃迁与光谱系与光谱系1n2n3n4nn0EE莱曼系莱曼系巴耳末系巴耳末系帕邢系帕邢系21nEEn 布拉开系布拉开系17m10097. 1里德伯常量里德伯常量 Rchme32048物理学物理学第五版第五版15-4 15-4 玻尔理论玻尔理论赖曼赖曼系系巴耳末系巴耳末系帕邢

9、系帕邢系布喇开系布喇开系延续区延续区 nE)eV(0850. 511. 393. 613. 43 n2 n1 n物理学物理学第五版第五版15-4 15-4 玻尔理论玻尔理论例例 试计算氢原子中巴耳末系的最短波长试计算氢原子中巴耳末系的最短波长 和最长波长各是多少？和最长波长各是多少？解：解：根据巴耳末系的波长公式，其最长波长应根据巴耳末系的波长公式，其最长波长应是是n=3n=2跃迁的光子，即跃迁的光子，即)(.)(Rmax22722312110097131211 o7A656310566 m.max 最短波长应是最短波长应是n=n=2跃迁的光子，即跃迁的光子，即410097121172/.Rm

10、in oA3464 min 物理学物理学第五版第五版15-4 15-4 玻尔理论玻尔理论例例1将一个氢原子从基态激发到将一个氢原子从基态激发到 n = 4 的激发态的激发态需求多少能量？需求多少能量？2处于处于 n = 4 的激发态的氢原子的激发态的氢原子可发出多少条谱线？其中多少条可见光谱线，其光可发出多少条谱线？其中多少条可见光谱线，其光波波长各多少？波波长各多少？解：解：1JeVEEEEE1821211410275125813458134 .).(.2在某一瞬时，一个氢原子只能发射与某一谱在某一瞬时，一个氢原子只能发射与某一谱线相应的一定频率的一个光子，在一段时间内可以线相应的一定频率的

11、一个光子，在一段时间内可以发出的谱线跃迁如下图，共有发出的谱线跃迁如下图，共有6 条谱线。条谱线。物理学物理学第五版第五版15-4 15-4 玻尔理论玻尔理论1 n2 n3 n4 n由图可知，可见光的谱线为由图可知，可见光的谱线为n=4和和n=3跃迁到跃迁到n=2的两条的两条)4121(2242 R17710210)16141(100971 m.o4242A48611 )3121(2232 R1710150 m.o3232A65631 物理学物理学第五版第五版15-4 15-4 玻尔理论玻尔理论1 1正确地指出原子能级的存在原子能量量子化；正确地指出原子能级的存在原子能量量子化；2 2正确地指出定态和角动量量子化的概念；正确地指出定态和角动量量子化的概念；3 3正确的解释了氢原子及类氢离子光谱；正确的解释了氢原子及类氢离子光谱；三三 氢原子玻尔实际的意义和困难氢原子玻尔实际的意义和困难4 4无法解释比氢原子更复杂