《玻爾理論》PPT課件

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1、物 理 學(xué)第 五 版15-4 玻 爾 理 論 物 理 學(xué)第 五 版15-4 玻 爾 理 論 玻 爾 理 論 在 人 們 認(rèn) 識(shí) 原 子 結(jié) 構(gòu) 的 進(jìn) 程 中 有 很大 的 貢 獻(xiàn) - 1922年 玻 爾 獲 諾 貝 爾 物 理 獎(jiǎng)玻 爾 正 在 講 解 他 的互 補(bǔ) 原 理 玻 爾 （ 左 ） 和 海 森 伯 （ 中 ） 泡 利 （ 右 ） 在 一 起 物 理 學(xué)第 五 版15-4 玻 爾 理 論譜 線 是 線 狀 分 立 的光 譜 公 式 )121(1 22 nR 42 2 nnBR=4/B 里 德 伯 常 數(shù) 1.0967758 107m-1連續(xù) 0A73645.H 0A16562.H

2、紅 0A74860.H 深 綠0A14340.H 青 0A24101.H 紫 0A73645.B ,n 6543巴 耳 末 公 式一 氫 原 子 光 譜 的 規(guī) 律 性 物 理 學(xué)第 五 版15-4 玻 爾 理 論萊 曼 系 ,3,2,)111(1 22 nnR紫 外 ,4,3,)121(1 22 nnR巴 爾 末 系可 見 光 ,5,4,)131(1 22 nnR帕 邢 系 ,6,5,)141(1 22 nnR布 拉 開 系 ,7,6,)151(1 22 nnR普 豐 德 系 ,8,7,)161(1 22 nnR漢 弗 萊 系紅 外 物 理 學(xué)第 五 版15-4 玻 爾 理 論 1890 年

3、 瑞 典 物 理 學(xué) 家 里 德 伯 給 出 氫 原 子 光 譜 公 式,4,3,2,1 fn ,3,2,1 fffi nnnn )11(1 22 if nnR 波 數(shù) 里 德 伯 常 量 17m100973731534.1 R 物 理 學(xué)第 五 版15-4 玻 爾 理 論二 氫 原 子 的 玻 爾 理 論（ 1） 經(jīng) 典 核 模 型 的 困 難 根 據(jù) 經(jīng) 典 電 磁 理 論 ， 電 子 繞核 作 勻 速 圓 周 運(yùn) 動(dòng) ， 作 加 速 運(yùn) 動(dòng)的 電 子 將 不 斷 向 外 輻 射 電 磁 波 . vFr ee +原 子 不 斷 地 向 外 輻 射 能 量 ，能 量 逐 漸 減 小 ， 電

4、子 繞 核 旋 轉(zhuǎn) 的頻 率 也 逐 漸 改 變 ， 發(fā) 射 光 譜 應(yīng) 是連 續(xù) 譜 ； 由 于 原 子 總 能 量 減 小 ， 電 子將 逐 漸 的 接 近 原 子 核 而 后 相 遇 ，原 子 不 穩(wěn) 定 . e +e 物 理 學(xué)第 五 版15-4 玻 爾 理 論 假 設(shè) 一 電 子 在 原 子 中 ， 可 以 在 一 些 特 定 的 軌 道 上運(yùn) 動(dòng) 而 不 輻 射 電 磁 波 ， 這 時(shí) 原 子 處 于 穩(wěn) 定 狀 態(tài) （ 定 態(tài) ） ，并 具 有 一 定 的 能 量 . 2hnrmL v量 子 化 條 件 fi EEh 頻 率 條 件 假 設(shè) 二 電 子 以 速 度 在 半 徑 為

5、 的 圓 周 上 繞 核 運(yùn)動(dòng) 時(shí) ， 只 有 電 子 的 角 動(dòng) 量 等 于 的 整 數(shù) 倍 的 那 些軌 道 是 穩(wěn) 定 的 . 2hv rL 主 量 子 數(shù) ,3,2,1n 假 設(shè) 三 當(dāng) 原 子 從 高 能 量 的 定 態(tài) 躍 遷 到 低 能 量 iEfE 的 定 態(tài) 時(shí) ， 要 發(fā) 射 頻 率 為 的 光 子 . （ 2） 玻 爾 的 三 個(gè) 假 設(shè) 物 理 學(xué)第 五 版15-4 玻 爾 理 論基 本 假 設(shè) 應(yīng) 用 于 氫 原 子 ：(1) 軌 道 半 徑 量 子 化nn rvmre 22204 1 2hnmvrL n )( 2202 mehnrn 第 一 玻 爾 軌 道 半 徑

6、02201 A530. mehr 0222032 44 1)( emrremrvmr nnnn 202 4)2( mehnrn 21nrrn 物 理 學(xué)第 五 版15-4 玻 爾 理 論(2) 能 量 量 子 化 和 原 子 能 級(jí)nnn remvE 022 421 ),( 321)8(1 220 42 nhmenEn 基 態(tài) 能 級(jí) VE e5813 1 .激 發(fā) 態(tài) 能 級(jí) eVnnEEn 221 5813.氫 原 子 的 電 離 能 eVEEE 58131 . 電 離 )( 2 202 mehnrn nn mrhnv /2 物 理 學(xué)第 五 版15-4 玻 爾 理 論212220 nrn

7、mehrn ),3,2,1( n, 玻 爾 半 徑 m1029.5 112201 mehr 1n 氫 原 子 能 級(jí) 公 式n第 軌 道 電 子 總 能 量 212220 4 18 nEnhmeEn 物 理 學(xué)第 五 版15-4 玻 爾 理 論212220 4 18 nEnhmeEn （ 電 離 能 ）基 態(tài) 能 量 220 41 8 hmeE eV6.13 )1( n 21 nEE n 激 發(fā) 態(tài) 能 量 )1( n eV/E 氫 原 子 能 級(jí) 圖1n基 態(tài) 6.132n 3n 4n激發(fā)態(tài) 4.3 51.1 85.0n 0自由態(tài) 物 理 學(xué)第 五 版15-4 玻 爾 理 論（ 3） 玻 爾

8、 理 論 對(duì) 氫 原 子 光 譜 的 解 釋 fi EEh )()( 22320 42121 11811 iffi nnchmenEnEhchch 氫原子能級(jí)躍遷 與光譜系 1n 2n 3n 4n n 0EE萊 曼 系巴 耳 末 系帕 邢 系 21nEEn 布 拉 開 系17 m10097.1 （ 里 德 伯 常 量 ） Rchme 320 48 物 理 學(xué)第 五 版15-4 玻 爾 理 論賴 曼系巴 耳 末 系 帕 邢 系 布 喇 開 系連 續(xù) 區(qū) nE )eV(0850. 511. 393. 613. 43n 2n 1n 物 理 學(xué)第 五 版15-4 玻 爾 理 論例 試 計(jì) 算 氫 原

9、子 中 巴 耳 末 系 的 最 短 波 長 和 最 長 波 長 各 是 多 少 ？解 ： 根 據(jù) 巴 耳 末 系 的 波 長 公 式 ， 其 最 長 波 長 應(yīng)是 n=3n=2躍 遷 的 光 子 ， 即 )(.)(R max 22722 312110097131211 o7 A656310566 m.max最 短 波 長 應(yīng) 是 n=n=2躍 遷 的 光 子 ， 即4100971211 72 /.R min oA3464min 物 理 學(xué)第 五 版15-4 玻 爾 理 論例 （ 1） 將 一 個(gè) 氫 原 子 從 基 態(tài) 激 發(fā) 到 n = 4 的 激 發(fā) 態(tài)需 要 多 少 能 量 ？ （ 2）

10、 處 于 n = 4 的 激 發(fā) 態(tài) 的 氫 原 子可 發(fā) 出 多 少 條 譜 線 ？ 其 中 多 少 條 可 見 光 譜 線 ， 其 光波 波 長 各 多 少 ？解 ： （ 1） JeV EEEEE 18 212114 1027512 58134 58134 . ).(.（ 2） 在 某 一 瞬 時(shí) ， 一 個(gè) 氫 原 子 只 能 發(fā) 射 與 某 一 譜線 相 應(yīng) 的 一 定 頻 率 的 一 個(gè) 光 子 ， 在 一 段 時(shí) 間 內(nèi) 可 以發(fā) 出 的 譜 線 躍 遷 如 圖 所 示 ， 共 有 6 條 譜 線 。 物 理 學(xué)第 五 版15-4 玻 爾 理 論 1n 2n 3n 4n由 圖 可

11、知 ， 可 見 光 的 譜 線 為n=4和 n=3躍 遷 到 n=2的 兩 條)4121( 2242 R 17 710210 )16141(100971 m. o4242 A48611 )3121( 2232 R 1710150 m.o 3232 A65631 物 理 學(xué)第 五 版15-4 玻 爾 理 論（ 1） 正 確 地 指 出 原 子 能 級(jí) 的 存 在 （ 原 子 能 量 量 子 化 ） ；（ 2） 正 確 地 指 出 定 態(tài) 和 角 動(dòng) 量 量 子 化 的 概 念 ；（ 3） 正 確 的 解 釋 了 氫 原 子 及 類 氫 離 子 光 譜 ；三 氫 原 子 玻 爾 理 論 的 意 義 和 困 難（ 4） 無 法 解 釋 比 氫 原 子 更 復(fù) 雜 的 原 子 ；（ 5） 把 微 觀 粒 子 的 運(yùn) 動(dòng) 視 為 有 確 定 的 軌 道 是 不 正 確 的 ；（ 6） 是 半 經(jīng) 典 半 量 子 理 論 ， 存 在 邏 輯 上 的 缺 點(diǎn) ， 即 把 微 觀 粒 子 看 成 是 遵 守 經(jīng) 典 力 學(xué) 的 質(zhì) 點(diǎn) ， 同 時(shí) ， 又 賦 予 它 們 量 子 化 的 特 征 .