第二十原子的量子理论

第二十原子的量子理论演示文稿目前一页\总数六十二页\编于五点（优选）第二十原子的量子理论目前二页\总数六十二页\编于五点第二十章原子的量子理论§20.1氢原子光谱的实验规律一、原子结构模型均匀分布正电荷目前三页\总数六十二页\编于五点目前四页\总数六十二页\编于五点+目前五页\总数六十二页\编于五点卢瑟福（Rutherford）

J.J汤姆孙的学生，他既有才能又刻苦工作，精力充沛又非常自信。1908年卢瑟福研究衰变获诺贝尔化学奖，尽管他高兴得到诺贝尔奖，但他不喜欢该奖是化学奖，而不是物理学奖。

我观察到许多由一种物质变为另一种物质的嬗变现象，但从来没有看到过象我这样变化得这么快，一夜之间由一个物理学家转变为化学家。

卢瑟福诺贝尔领奖演说卢瑟福的学生有14人获诺贝尔奖，其中之一玻尔的学生有7人获诺贝尔奖。目前六页\总数六十二页\编于五点二、原子光谱规律性目前七页\总数六十二页\编于五点氢原子光谱656.28486.13434.05410.17364.56nm目前八页\总数六十二页\编于五点巴尔末又指出,如将上式中的“22”换成其它整数k的平方,还可得到其它谱线系.巴尔末公式目前九页\总数六十二页\编于五点1）稳定问题-经典理论得出原子是”短命“的经典理论：电子绕核运动是加速运动必向外辐射能量，电子轨道半径越来越小，直到掉到原子核与正电荷中和，这个过程时间<10-12秒，因此不可能有稳定的原子存在。2）经典理论得出原子光谱是连续光谱经典理论：原子发光频率等于电子饶核运动频率，因此电磁波频率r-3/2，由于半径的连续变化，必导致产生连续光谱。三、经典理论的困难目前十页\总数六十二页\编于五点§20.2玻尔的氢原子理论1913年英国剑桥大学的学生N·Bohr提出了新的假设，成功地解释了H原子光谱。目前十一页\总数六十二页\编于五点目前十二页\总数六十二页\编于五点目前十三页\总数六十二页\编于五点说明目前十四页\总数六十二页\编于五点n=4n=3n=2n=1r=r1r=4r1r=9r1r=16r1赖曼系巴耳末系帕邢系里德伯常数的理论值：目前十五页\总数六十二页\编于五点126534赖曼系巴耳末系帕邢系布喇开系En=E1/n2E5=E1/25E4=E1/16E3=E1/9=-1.51eVE2=E1/4=-3.39eVE1=-13.6eVT=R/n2109677cm-12741cm-112186cm-16855cm-14387cm-1氢原子能级图目前十六页\总数六十二页\编于五点-0.85ev-13.6ev目前十七页\总数六十二页\编于五点五、玻尔理论的成功与局限成功：解释了H光谱，尔后有人推广到类H原子（）也获得成功（只要将电量换成Ze（Z为原序数）。他的定态跃迁的思想至今仍是正确的。并且它是导致新理论的跳板。1922年获诺贝尔奖。局限：1、理论不严密，自相矛盾（把经典理论与非经典理论混杂起来）2、只能解释H及类H原子谱线的频率，不能解释各谱线的相对强度及禁戒跃迁，也解释不了原子的精细结构。3、仅对单电子原子成功，对两个电子或多电子的中性原子的处理糟糕透了。目前十八页\总数六十二页\编于五点原因：它是半经典半量子理论的产物。是在经典理论框架里安了量子化的条件。因此，玻耳理论称为旧量子论,它是经典理论与量子理论之间的一座桥梁

1924年德布罗意（DeBroglie）提出了波粒二象性，尔后由德国的薛定谔（Schr¨dinger）与海森伯（Heisenbeng）等建立了量子力学。o目前十九页\总数六十二页\编于五点玻尔(N·Bohr)其人：他是卢瑟福的学生，在其影响下具有严谨的科学态度，勤奋好学，平易近人，后来很多的科学家都有纷纷来到他身边工作。当有人问他，为什么能吸引那么多科学家来到他身边工作时，他回答说：“因为我不怕在青年面前暴露自已的愚蠢”。这种坦率和实事求是的态度是使当时他领导的哥本哈根理论研究所永远充满活力，兴旺发达的原因。爱因斯坦评价说：“作为一个科学的思想家玻尔具有那么惊人的吸引力；在于他具有大胆和谦逊两种品德难得的结合”目前二十页\总数六十二页\编于五点§20.3量子力学基本概念薛定谔方程问题目前二十一页\总数六十二页\编于五点猜想目前二十二页\总数六十二页\编于五点电子的单缝衍射：1）大量电子的一次性行为：U极大值极小值中间值较多电子到达较少电子到达介于二者之间波强度大，大小波强度小，波强介于二者之间粒子的观点波动的观点目前二十三页\总数六十二页\编于五点2）一个粒子多次重复性行为较长时间以后U极大值极小值中间值较多电子到达较少电子到达介于二者之间单个粒子出现的概率大粒子出现的概率介于二者之间粒子的观点波动的观点统一地看：粒子出现在某处的概率正比于单个粒子出现的概率小目前二十四页\总数六十二页\编于五点目前二十五页\总数六十二页\编于五点目前二十六页\总数六十二页\编于五点目前二十七页\总数六十二页\编于五点自由粒子的定态波函数上式为自由粒子的定态波函数满足的方程上式对x求两次导数目前二十八页\总数六十二页\编于五点自由粒子的定态波函数满足的方程目前二十九页\总数六十二页\编于五点目前三十页\总数六十二页\编于五点§20.4一维无限深势阱中的粒子设粒子的质量为m,其势能函数为:目前三十一页\总数六十二页\编于五点目前三十二页\总数六十二页\编于五点根据边界条件，有：目前三十三页\总数六十二页\编于五点本征能量（本征值）为：n=1,2,3,…..目前三十四页\总数六十二页\编于五点所以，本征能量（本征值）为：n=1,2,3,…..概率密度为：目前三十五页\总数六十二页\编于五点讨论状态本征能量本征函数概率密度目前三十六页\总数六十二页\编于五点目前三十七页\总数六十二页\编于五点目前三十八页\总数六十二页\编于五点目前三十九页\总数六十二页\编于五点目前四十页\总数六十二页\编于五点§20.5氢原子的量子力学处理目前四十一页\总数六十二页\编于五点目前四十二页\总数六十二页\编于五点目前四十三页\总数六十二页\编于五点目前四十四页\总数六十二页\编于五点目前四十五页\总数六十二页\编于五点目前四十六页\总数六十二页\编于五点目前四十七页\总数六十二页\编于五点目前四十八页\总数六十二页\编于五点目前四十九页\总数六十二页\编于五点目前五十页\总数六十二页\编于五点目前五十一页\总数六十二页\编于五点目前五十二页\总数六十二页\编于五点电子具有自旋运动及具有自旋磁矩是电子的基本属性目前五十三页\总数六十二页\编于五点§24.6原子的电子壳层结构目前五十四页\总数六十二页\编于五点目前五十五页\总数六十二页\编于五点目前五十六页\总数六十二页\编于五点目前五十七页\总数六十二页\编于五点目前五十八页\总数六十二页\编于五点目前五十九页\总数六十二页\编于五点在气体放电管中，用能量为12.1ev电子去轰击处于基态的氢原子,此时氢原子所能发射的光子的能量只能是:(A)12.1ev(B)10.2ev(C)12.1ev,10.2ev,1.9ev(D)12.1ev,10.2ev,3.4ev答案：（C）目前六十页\总数六十二页\编于五点已知粒子在一维无限深势阱中运动，其波函数为那么，粒子在