《大学物理学》课程电子教案（PPT教学课件）第十九章 量子物理（19.4）玻尔氢原子理论

玻尔的 氢原子理论

1 氢 原 子 理 论 玻 尔 的

、原子结构之谜 1、原子内部的正负电荷是如何分布的? 1)原子的“葡萄干馅饼”模 珄电荷构成原子的主体,象果冻 样,电子象黑芝麻一样镶嵌其中。° 2)原子的“行星式”模型 正电荷集中了原子的绝大多数质量,集中在原 子中心极小的区域内,构成原子核,电子在外围绕 原子核运转,就象行星绕太阳一样。 (下一页)

2 一、原子结构之谜 1、原子内部的正负电荷是如何分布的？ 1）原子的“葡萄干馅饼”模 型正电荷构成原子的主体，象果冻一 样，电子象黑芝麻一样镶嵌其中。 2）原子的“行星式”模型 正电荷集中了原子的绝大多数质量，集中在原 子中心极小的区域内，构成原子核，电子在外围绕 原子核运转，就象行星绕太阳一样。 （下一页）

卢瑟福的粒子散射实验 如何用实验来证明球体容器内的物质的质 量是全部集中在中心极小的区域形成“硬心” 还是均匀分布在球内? 用机关枪射击该球! 1)若质量均匀分布:则子 弹不会发生大角的偏离; 2)若质量集中中心:则绝 大多数子弹不会发生偏离, 但会有极少数子弹发生大角 度的偏离(散射),甚至会 有个别子弹反弹回来 (下一页)

3 卢瑟福的粒子散射实验 如何用实验来证明球体容器内的物质的质 量是全部集中在中心极小的区域形成“硬心” ，还是均匀分布在球内? 用机关枪射击该球！ 1）若质量均匀分布：则子 弹不会发生大角的偏离； 2）若质量集中中心：则绝 大多数子弹不会发生偏离， 但会有极少数子弹发生大角 度的偏离（散射），甚至会 有个别子弹反弹回来。 （下一页）

卢瑟福的粒子散射实验结果:用粒子轰击 金箔,发现有1/8000的α粒子发生了大角散 射,其中有个别的c粒子反射回来。 卢瑟福的“行星式”原子模型 (下一页)

4 卢瑟福的粒子散射实验结果：用粒子轰击 金箔，发现有1/8000的粒子发生了大角散 射，其中有个别的粒子反射回来。 卢瑟福的 “行星式”原子模型 （下一页）

2、“行星式”原子模型的困 原子如何能是稳定的? 加速运动的电子要发射电磁波,其能量要不断 减小,轨道半径不断减小,最终降落到原子核上· 原子毁灭! (下一页)

5 2、“行星式”原子模型的困 惑1）原子如何能是稳定的？ 加速运动的电子要发射电磁波，其能量要不断 减小，轨道半径不断减小，最终降落到原子核上— —原子毁灭！ （下一页）

2)原子发光的光谱应该是连续的,怎能是线 状的? 做圆周运动的电子发射电磁波的频率等于其圆 周运动的频率。轨道半径连续减小,圆周运动的频 率连续变化,光谱应是连续的。 (下一页)

6 2）原子发光的光谱应该是连续的，怎能是线 状的？ 做圆周运动的电子发射电磁波的频率等于其圆 周运动的频率。轨道半径连续减小，圆周运动的频 率连续变化，光谱应是连续的。 （下一页）

氢原子光谱的规律性 n 入=B 656284861.34340.53971136456A n RO n=3,4,5 Ha HB Hy h。H 式中B=36456A 4 R 1.097×107m-1 里德伯常数 B RO )=7(k)-7 (n)n>k=1,2,3 (下一页)

7 H H H H 6562.8 4861.3 4340.5 3971.1 3645.6 Å H 一、氢原子光谱的规律性 2 2 2 n 2 n B −  = ) 1 2 1 ( ~ 1 2 2 n = = R −   ) ( ) ( ) 1 1 ( ~ 1 2 2 T k T n k n = = R − = −   n=3,4,5,... n>k=1,2,3,.. 式中B=3645.6Å 1.097 107 1 — —里德伯常数 4 − = =  m B R （下一页）

氢原子光谱规律如下: (1)氢原子光谱是分立的线状光谱,各条谱线具 有确定的波长; (2)每一谱线的波数可用两个光谱项之差表示; k(2=m2)=7(k)-7(m) (3)前项保持定值,后项改变,就给出同一谱 线系的各条谱线的波长。 14)改变前项,就给出不同的谱系。 (下一页)

8 结论 氢原子光谱规律如下： （1）氢原子光谱是分立的线状光谱，各条谱线具 有确定的波长； (4) 改变前项,就给出不同的谱系。 （2）每一谱线的波数可用两个光谱项之差表示； （3）前项保持定值，后项改变，就给出同一谱 线系的各条谱线的波长。 ) ( ) ( ) 1 1 ( ~ 1 2 2 T k T n k n = = R − = −   （下一页）

原子不再是物质组成的最小单位 1895年伦琴在暗室做阴极散射管中气体放电 的实验时,发现了x射线。 ·1897年,汤姆孙从实验上确认了电子的存在。 1898年居里夫妇发现了放射性元素钋与镭 1910年密立根用油滴实验精确地测定了电子 的电荷。 (下一页)

9 原子不再是物质组成的最小单位 1910年密立根用油滴实验精确地测定了电子 的电荷。 1897年，汤姆孙从实验上确认了电子的存在。 1898年居里夫妇发现了放射性元素钋与镭。 1895年伦琴在暗室做阴极散射管中气体放电 的实验时，发现了x 射线。 （下一页）

玻尔的氢原子理论(玻尔是卢瑟福的高徒) (一)玻尔理论的基本假设 1.定态假设—原子 系统只存在一系列不连续 的能量状态,其电子只能 E 在一些特殊的圆轨道中运 E4 动,在这些轨道中运动时 E33 不辐射电磁波。这些状态 E 称为定态,相应的能量取 不连续的量值E1、E2、 E 3 (下一页)

10 （一）玻尔理论的基本假设 1. 定态假设——原子 系统只存在一系列不连续 的能量状态，其电子只能 在一些特殊的圆轨道中运 动，在这些轨道中运动时 不辐射电磁波。这些状态 称为定态，相应的能量取 不连续的量值 E1、E2、 E3 ...。 二、 玻尔的氢原子理论 （玻尔是卢瑟福的高徒） 1 2 3 E1 E2 E3 E4 E5 （下一页）