大學(xué)物理：16-4 氫原子的玻爾理論

一氫原子光譜的規(guī)律性1885年瑞士數(shù)學(xué)家巴耳末發(fā)現(xiàn)氫原子光譜可見光部分的規(guī)律其中紅藍紫1890年瑞典物理學(xué)家里德伯給出氫原子光譜公式波數(shù)里德伯常量

巴耳末公式氫原子光譜規(guī)律啟發(fā)人們對原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)的暢想和探索.萊曼系紫外巴爾末系可見光帕邢系布拉開系普豐德系漢弗萊系紅外二盧瑟福的原子有核模型1897年J.J.湯姆孫發(fā)現(xiàn)電子1903年，湯姆孫提出原子的“葡萄干蛋糕模型”

盧瑟福是J.J.湯姆孫第一個外國研究生.

他開創(chuàng)的用高速運動粒子作為探針轟擊原子，研究原子結(jié)構(gòu)的方法是核物理和粒子物理實驗中最有力的分析方法.

第一個鉆到原子中心的人——盧瑟福粒子散射的儀器TFPRS原子核電子盧瑟福學(xué)生馬斯登和蓋革和實驗支持了盧瑟福的預(yù)言.

對于學(xué)生馬斯登和蓋革所觀察到的α粒子大角度散射,盧瑟福非常興奮激動地說：“這幾乎令人難以置信,在我的一生中竟會發(fā)生這樣的事情.如果你將一顆15英寸的大炮彈射向一張薄紙，炮彈竟然會反射回來打中你自己！”粒子散射實驗盧瑟福提出有核模型：

1.全部正電荷Ze集中在原子球體中心，大約占原子體積幾萬分之一大小的范圍內(nèi)，構(gòu)成原子核.

2.原子質(zhì)量幾乎全（99.9%以上）集中于此.

3.

Z個電子在核外憑借其與正電荷的庫侖力做繞核運動，也就類似于行星那樣的運動.盧瑟福的科學(xué)態(tài)度大膽而謹(jǐn)慎，但他經(jīng)過深思熟慮，知道自己所提出的模型很不完善，而且是冒著與經(jīng)典理論發(fā)生沖突的風(fēng)險，但他篤信自己的看法有堅實的實驗依據(jù)，勇敢地發(fā)表出來，不惜向經(jīng)典物理挑戰(zhàn)。盧瑟福的文章受到大多數(shù)同行的冷遇，但玻爾賞識他的文章.三氫原子的玻爾理論（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動，作加速運動的電子將不斷向外輻射電磁波.

+原子不斷地向外輻射能量，能量逐漸減小，電子繞核旋轉(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.+（2）玻爾的三個假設(shè)

假設(shè)一電子在原子中，可以在一些特定的軌道上運動而不輻射電磁波，這時原子處于穩(wěn)定狀態(tài)（定態(tài)），并具有一定的能量.量子化條件頻率條件

假設(shè)二電子以速度在半徑為的圓周上繞核運動時，只有電子的角動量

等于的整數(shù)倍的那些軌道是穩(wěn)定的.主量子數(shù)

假設(shè)三當(dāng)原子從高能量的定態(tài)躍遷到低能量的定態(tài)時，要發(fā)射頻率為的光子.由假設(shè)2量子化條件由牛頓定律,玻爾半徑氫原子能級公式第

軌道電子總能量基態(tài)能量（電離能）激發(fā)態(tài)能量

氫原子能級圖基態(tài)激發(fā)態(tài)自由態(tài)玻爾理論對氫原子光譜的解釋里德伯常量

實驗值123450氫原子能級躍遷與光譜系非量子狀態(tài)巴耳末系萊曼系帕邢系氫原子的電子軌道萊曼系巴耳末系帕邢系布拉開系（1）正確地指出原子能級的存在（原子能量量子化）；（2）正確地指出定態(tài)和角動量量子化的概念；（3）正確的解釋了氫原子及類氫離子光譜；四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）把微觀粒子的運動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，即把微觀粒子看成是遵守經(jīng)典力學(xué)的質(zhì)點，同時，又賦予它們量子化的特征.

玻爾（NielsHenrikDavidBohr，1885—1962）丹麥理論物理學(xué)家，現(xiàn)代物理學(xué)的創(chuàng)始人之一，1913年發(fā)表了《論原子構(gòu)造與分子構(gòu)造》等三篇文章，正式提出了關(guān)于原子穩(wěn)定性和量子躍遷理論的假設(shè)，完滿地解釋了氫原子光譜的規(guī)律.更重要的是討論了多電子原子，提出所有原子中有定態(tài)結(jié)構(gòu)，推動量子物理學(xué)的形成.

玻爾的創(chuàng)新點:1）