高二物理競(jìng)賽玻爾的氫原子理論課件

1一、氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律1885年瑞士數(shù)學(xué)家巴耳末發(fā)現(xiàn)氫原子光譜可見(jiàn)光部分的規(guī)律其中21890年瑞典物理學(xué)家里德伯給出氫原子光譜公式里德伯常數(shù)波數(shù)賴(lài)曼系紫外區(qū)巴爾末系可見(jiàn)光3帕邢系近紅外區(qū)布喇開(kāi)系紅外區(qū)普芳德系紅外區(qū)廣義巴耳末公式光譜項(xiàng)41.定態(tài)假設(shè)電子在原子中，可以在一些特定的軌道上運(yùn)動(dòng)而不輻射能量，這時(shí)原子處于穩(wěn)定狀態(tài)（定態(tài)），并具有一定的能量.頻率條件2.頻率假設(shè)當(dāng)原子從一個(gè)較大能量的定態(tài)躍遷到另一個(gè)較低能量的定態(tài)時(shí)，原子輻射出一個(gè)光子.二、玻爾的氫原子理論53.軌道角動(dòng)量量子化假設(shè)原子中電子繞核作圓周運(yùn)動(dòng)的軌道角動(dòng)量必須等于的整數(shù)倍.量子數(shù)6由假設(shè)3量子化條件由牛頓定律第一玻爾軌道半徑氫原子能級(jí)公式第

軌道電子總能量7基態(tài)能量激發(fā)態(tài)能量8玻爾理論對(duì)氫原子光譜的解釋里德伯常數(shù)

實(shí)驗(yàn)值氫原子能級(jí)式可寫(xiě)為：9123450氫原子能級(jí)躍遷與光譜系非量子狀態(tài)巴耳末系賴(lài)曼系帕邢系氫原子的電子軌道賴(lài)曼系巴耳末系帕邢系布拉開(kāi)系10能從理論上算出里德伯常數(shù)理論上能定量地解釋氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律提出原子系統(tǒng)能量量子化和角動(dòng)量量子化的概念提出定態(tài)假設(shè)和能級(jí)躍遷決定譜線(xiàn)頻率的假設(shè)三、玻爾理論的成功和局限性只能計(jì)算氫原子譜線(xiàn)的頻率，無(wú)法計(jì)算光譜的強(qiáng)度、寬度、偏振等對(duì)稍復(fù)雜的原子的光譜不能計(jì)算雖然指出經(jīng)典物理不適用于原子內(nèi)部，但未能完全脫離經(jīng)典物理的影響11思想方法自然界在許多方面都是明顯地對(duì)稱(chēng)的，既然光具有波粒二象性，則實(shí)物粒子，如電子、質(zhì)子、中子等等也應(yīng)該具有波粒二象性.

法國(guó)著名物理學(xué)家德布羅意（LouisVictordeBroglie1892–1987)1929年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者，波動(dòng)力學(xué)的創(chuàng)始人，物質(zhì)波理論的創(chuàng)立者，量子力學(xué)的奠基人之一.12一、德布羅意波（1924年）德布羅意假設(shè)：實(shí)物粒子具有波動(dòng)性.

德布羅意公式

（2）宏觀(guān)物體的德布羅意波長(zhǎng)小到實(shí)驗(yàn)難以測(cè)量的程度，因此宏觀(guān)物體僅表現(xiàn)出粒子性.注意（1）若則若則13

例在一束電子中，電子的動(dòng)能為，求此電子的德布羅意波長(zhǎng)？解此波長(zhǎng)的數(shù)量級(jí)與X

射線(xiàn)波長(zhǎng)的數(shù)量級(jí)相當(dāng).例16.10計(jì)算質(zhì)量,速率的子彈的德布羅意波長(zhǎng).無(wú)法觀(guān)察14

例從德布羅意波導(dǎo)出氫原子玻爾理論中角動(dòng)量量子化條件.

解兩端固定的弦，若其長(zhǎng)度等于波長(zhǎng)則可形成穩(wěn)定的駐波.將弦彎曲成圓時(shí)電子繞核運(yùn)動(dòng)德布羅意波長(zhǎng)角動(dòng)量量子化條件15——

G.P.湯姆孫電子衍射實(shí)驗(yàn)(1927年)電子束透過(guò)多晶鋁箔的衍射K電子雙縫衍射圖德布羅意波的實(shí)驗(yàn)證明注意

不僅是電子，而且其他實(shí)物粒子，如質(zhì)子、中子、氦原子等都已證實(shí)具有波動(dòng)性，波動(dòng)性是所有微觀(guān)粒子的固有屬性.16二、德布羅意波的統(tǒng)計(jì)解釋

經(jīng)典粒子

不被分割的整體，有確定位置和運(yùn)動(dòng)軌道；經(jīng)典的波

某種實(shí)際的物理量的空間分布作周期性的變化，波具有相干疊加性.二象性要求將波和粒子兩種對(duì)立的屬性統(tǒng)一到同一物體上.

1926

年玻恩提出德布羅意波是概率波.

統(tǒng)計(jì)