课玻尔氢原子理论级

课玻尔氢原子理论级第1页，共21页。（优选）课玻尔氢原子理论级第2页，共21页。

1.同时具有，都是光的本性；

2.不同时显现：光的波粒二象性波动性：干涉、衍射、偏振粒子性：发射、传播、与物质相互作用第3页，共21页。经典物理中要将光看成是电磁波，而光与原子的相互作用中却要将光看成一颗颗微粒---这两种图象很难想像能将它们统一起来。但是量子力学却将它们统一了起来，并且大大地扩充了人们的眼界，量子力学的发展分为两个阶段。1、旧量子力学时代

1913年物理学家玻尔（N·Bohr）根据卢瑟福（Rutherford）原子模型及氢原子光谱提出了氢原子理论，初步奠定了原子物理基础。1897年,J.J.汤姆逊发现电子（1906年奖），并认为电子是原子的组成部分。引言第4页，共21页。2、新量子力学时代1924年德布罗意提出了波粒二象性。（1929年奖）1925年海森伯建立了矩阵力学。（1932年奖）1926年德国的薛定谔建立了量子力学。（1933年奖）第5页，共21页。让我们顺着历史的车轮，来领略一下量子力学的风光，欣赏近代物理学上的另一朵鲜花吧！

1927年起，量子力学应用于固体物理，并导致了半导体、激光、超导研究的发展，此后由此又导致了半导体集成电路、电子、通信、电子计算机的发展，使人类进入信息时代…..。

1927年戴维逊和G.P.汤姆逊，电子衍射实验证实粒子波动性。（1937年奖）第6页，共21页。第19章原子的量子理论19.1玻尔的氢原子理论19.2物质波及不确定关系19.3波函数薛定谔方程19.4氢原子多电子原子中电子的分布*19.5激光*19.6半导体*19.7原子核和基本粒子简介第7页，共21页。19.1玻尔的氢原子理论一、玻尔理论的实验基础原子的正电荷和几乎全部质量都集中于原子核上电子绕原子核做圆周运动整个原子呈电中性，很稳定。原子线度10－10m核的线度为10－15~10－14

m1.原子的有核模型（卢瑟福）b.核式结构：原子核＋电子a.卢瑟福的α粒子散射实验第8页，共21页。波数：单位长度上含有的波的数目一、玻尔理论的实验基础2.氢原子光谱的实验规律656.23nm486.13nm434.25nm410.17nma.巴尔末经验公式：里德堡常数第9页，共21页。b.综合经验公式：一、玻尔理论的实验基础2.氢原子光谱的实验规律a.巴尔末经验公式：m=1，2，3，4，…...n=m+1,m+2,…...{赖曼系巴尔末系帕邢系布喇格系光谱项c.里兹合并原理：第10页，共21页。二、经典电磁理论遇到的困难卢瑟福原子模型＋经典电磁理论1.原子光谱是连续光谱电子绕核运动是加速运动必向外辐射电磁波，电磁波频率

r-3/2，半径的连续变化，必导致产生连续光谱。2.原子不可能是稳定系统——原子是”短命“的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。+第11页，共21页。1913年英国剑桥大学的学生N·Bohr完全抛弃经典电磁理论，采用量子概念，提出了三条假设，成功地解释了H原子光谱。三、玻尔氢原子理论1.玻尔的三条假设定态能级假设角动量量子化假设频率条件第12页，共21页。三、玻尔氢原子理论1.玻尔的三条假设a.定态能级假设:原子系统只能处在一系列不连续的能量状态.b.角动量量子化假设:电子绕核运动的角动量满足角动量量子化条件：E1、E2、E3···

。n=1、2、3、第13页，共21页。E2E1E3三、玻尔氢原子理论1.玻尔的三条假设a.定态能级假设:能级b.角动量量子化假设:E1、E2、E3···

。n=1、2、3、c.频率条件：当原子从一个能级跃迁到另一个能级时，放出或吸收一个光子，其频率满足：第14页，共21页。三、玻尔氢原子理论2.讨论a.轨道半径的量子化：+rnMm对Z=1氢原子：

n=1的轨道r1称为玻尔半径：量子数为n的轨道半径：第15页，共21页。三、玻尔氢原子理论2.讨论b.能量量子化：基态第一激发态第二激发态n>1，称激发态对氢原子Z=1，n＝1时：n=1，称基态第16页，共21页。三、玻尔氢原子理论2.讨论c.氢原子光谱：d.n很大时，量子化特征消失第17页，共21页。解释H原子光谱+n=1n=2n=3n=4n=6n=5赖曼（Lyman）系巴尔末（Balmer）系帕邢（paschen）系布喇革（Brackett）系普芳德（Pfund）系第18页，共21页。原子的基态电离能——从基态跃迁到n=

大（En=0）状态时所需能量。原子的激发态电离能——从某激发态跃进到

n=

大（En=0）状态时所需能量。如：计算氢原子的基态电离能：第19页，共21页。四、玻尔理论的成功与局限成功：解释了H光谱，和类H原子光谱定态能级假设