波爾的氫原子理論課件

§2.3玻爾氫原子理論盧瑟福將行星模型用于原子世界，電子繞核作圓周運(yùn)動(dòng)(設(shè)原子核不動(dòng))可見:電子的動(dòng)能是勢(shì)能絕對(duì)值的一半，因而原子總能量是勢(shì)能的一半:一、原子行星模型的困難1、電子在原子核的庫(kù)侖場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)§2.3玻爾氫原子理論盧瑟福將行星模型用于原子世界，電子繞1(1)、原子總能量(1).原子穩(wěn)定性問(wèn)題:盧瑟福將行星模型用于原子世界，電子繞核運(yùn)動(dòng)，電子帶-e電荷，軌道加速運(yùn)動(dòng)會(huì)向外輻射電磁能，從而:這樣電子將會(huì)在10-9s時(shí)間內(nèi)落入核內(nèi)，正負(fù)電荷中和，原子宣告崩潰(塌縮)。但現(xiàn)實(shí)世界原子是穩(wěn)定的。

2、經(jīng)典理論的困難(2)、電子軌道運(yùn)動(dòng)的頻率:(2).原子線狀光譜問(wèn)題:按經(jīng)典電動(dòng)力學(xué),原子發(fā)光的頻率=電子軌道運(yùn)動(dòng)的頻率,r連續(xù)減小,f連續(xù)增大,原子發(fā)出連續(xù)光譜。但事實(shí)是：原子光譜是分立線狀光譜(1)、原子總能量(1).原子穩(wěn)定性問(wèn)題:盧瑟福2玻爾深信量子化這一新概念，特別是當(dāng)它看到巴耳末氫光譜公式后，原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)全然呈現(xiàn)在他的想象中。玻爾的氫原子理論，可分三部分

二、玻爾假設(shè)原子內(nèi)部存在一系列離散的具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)——定態(tài)。電子在這些定態(tài)上運(yùn)動(dòng)，其量子化的能量守恒，電子不會(huì)輻射能量，這稱為玻爾的定態(tài)假設(shè)量子化能級(jí)的出現(xiàn)是原子穩(wěn)定性的基石，因?yàn)槟芗?jí)之間是禁區(qū)。1、定態(tài)假設(shè)玻爾深信量子化這一新概念，特別是當(dāng)它看到巴耳末氫光譜公式后，32.頻率條件原子內(nèi)部狀態(tài)的任何變化，只能是從一個(gè)定態(tài)到另一個(gè)定態(tài)的躍遷。例如兩個(gè)定態(tài)，Em<En，能級(jí)上下躍遷時(shí)，將導(dǎo)致電磁波的吸收和發(fā)射，電磁波頻率為不難看出該式與氫光譜公式相對(duì)應(yīng)。?r+ZeFev電子軌道m(xù)e-3.角動(dòng)量量子化能實(shí)現(xiàn)的電子軌道符合：2.頻率條件原子內(nèi)部狀態(tài)的任何變化，只能是從一個(gè)定41.氫原子的大小三.玻爾氫原子模型玻爾將三個(gè)假設(shè)和行星模型結(jié)合在一起,推導(dǎo)出了氫原子的大小和能級(jí)。1.氫原子的大小三.玻爾氫原子模型玻爾將三個(gè)假設(shè)和行星模型結(jié)52.氫原子系統(tǒng)的定態(tài)能量為2.氫原子系統(tǒng)的定態(tài)能量為6波爾的氫原子理論課件7能級(jí)

En

→Em躍遷，發(fā)射電磁波的頻率為與氫光譜公式(實(shí)驗(yàn)公式P-26公式（5））對(duì)比給出里德堡常數(shù)而實(shí)驗(yàn)測(cè)值為RH=1.0967758×107m－1,差值不到萬(wàn)分之五，這個(gè)差值是因沒(méi)考慮原子核運(yùn)動(dòng)引起的。

四、氫原子的能級(jí)和光譜能級(jí)En→Em躍遷，發(fā)射電磁波的頻率為與氫光譜公式(8波爾的氫原子理論課件9波爾的氫原子理論課件10五、非量子化軌道躍遷——連續(xù)譜的形成實(shí)驗(yàn)證明：在巴爾末系的系限之外接著一個(gè)連續(xù)譜—是由一些具有正的能量的原子產(chǎn)生。有些電子離原子核很遠(yuǎn)時(shí)具有動(dòng)能，此時(shí)勢(shì)能為0，總能量電子向原子核接近時(shí)，軌道是雙曲線的一只，不閉合（P—35）軌道是非量子化的。1.電子在非量子化軌道的能量為能量是非量子化的,可以是任何正值五、非量子化軌道躍遷——連續(xù)譜的形成實(shí)驗(yàn)證明：在巴爾末系的系112.電子從非量子化軌道躍遷到一個(gè)量子化的軌道，原子發(fā)射光子的能量為第一項(xiàng)可以是從0起的任何正值，第二項(xiàng)是相當(dāng)于一個(gè)譜線系限的能量。光的頻率可以連續(xù)變化。2.電子從非量子化軌道躍遷到一個(gè)量子化的軌道，原子發(fā)射光子的12例1：實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)基態(tài)氫原子可吸收能量為12.75eV的光子。（１）試問(wèn)氫原子吸收該光子后將被激發(fā)到哪個(gè)能態(tài)？（２）在能級(jí)圖上標(biāo)出受激發(fā)的氫原子向較低能級(jí)躍遷時(shí)可能發(fā)出哪幾條譜線？（３）算出這幾條光譜線中波長(zhǎng)最短的一條的波長(zhǎng)。解（１）基態(tài)氫原子吸收能量為１２.７５eV的光子后，將被激發(fā)到較高的能態(tài)En上去，量子數(shù)n則由下式確定即能夠達(dá)到的能態(tài)為第三激發(fā)態(tài)例1：實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)基態(tài)氫原子可吸收能量為12.75eV的光子。（13(2)當(dāng)氫原子從n=4的第三激發(fā)態(tài)向低能態(tài)躍遷時(shí),可能出現(xiàn)六種不同波長(zhǎng)的譜線.(3)所發(fā)射光子的能量等于相應(yīng)兩能級(jí)之間的能量差譜線的波長(zhǎng)為由此可知譜線中波長(zhǎng)最短的一條波長(zhǎng)就等于被吸收的光子的波長(zhǎng)。(2)當(dāng)氫原子從n=4的第三激發(fā)態(tài)向低能態(tài)躍遷時(shí),可能出現(xiàn)六14例題２根據(jù)玻爾理論計(jì)算（１）氫原子的第一玻爾半徑；（２）玻爾第一速率；（３）氫原子的基態(tài)能量及電離能；（４）氫原子的里德伯常數(shù)解：（１）根據(jù)P-31公式(11)和(12)可以方便地計(jì)算出氫原子的第一玻爾半徑（n＝１時(shí)的電子軌道運(yùn)動(dòng)半徑），即（２）由P-30公式（9）可導(dǎo)出電子在量子數(shù)為n的穩(wěn)定圓軌道上的運(yùn)動(dòng)速率為例題２根據(jù)玻爾理論計(jì)算（１）氫原子的第一玻爾半徑；（２）玻15將n=1代入便得第一玻爾速率將n=1代入便得第一玻爾速率16(3)按照玻爾模型，氫原子各能級(jí)的能量由P-31式（14）給出當(dāng)n＝１時(shí)，有(3)按照玻爾模型，氫原子各能級(jí)的能量由P-31式（14）給17這就是氫原子的基態(tài)能