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玻尔氢原子理论
发表日期:2019-05-28 03:08| 来源 :本站原创 | 点击数:
本文摘要:N.玻尔初创的第一个将量子概念使用于原子现象的理论。1911年E.卢瑟福提出原子核式模子,这一模子与典范物理理论之间具有着锋利矛盾,原子将不竭辐射能量而不成能不变具有;原子发射持续谱,而不是现实上的离散谱线。玻尔着眼于原子的不变性,吸收了M.普朗克

  N.玻尔初创的第一个将量子概念使用于原子现象的理论。1911年E.卢瑟福提出原子核式模子,这一模子与典范物理理论之间具有着锋利矛盾,原子将不竭辐射能量而不成能不变具有;原子发射持续谱,而不是现实上的离散谱线。玻尔着眼于原子的不变性,吸收了M.普朗克、A. 爱因斯坦的量子概念,于1913年考虑氢原子中电子圆形轨道活动,提出原子布局的玻尔理论

  理论的三条根基假设是:

  原子只能处于一系列不持续的能量的形态中,在这些形态华夏子是不变的,这些形态叫定态。原子的分歧能量形态跟电子沿分歧的圆形轨道绕核活动相对应,原子的定态是不持续的,因而电子的可能轨道的分布也是不持续的,电子在这些可能的轨道上的活动是一种驻波形式的振动。

  原子系统从一个定态过渡到另一个定态,伴跟着光辐射量子的发射和接收。辐射或接收的光子的能量由这两种定态的能量差来决定,即hν=E初-E末

  电子绕核活动,其轨道半径不是肆意的,只要电子在轨道上的角动量满足下列前提的轨道才是可能的:mvr=nh/(2π) (n=1,2,3…) 式中的n是正整数,称为量子数;式中h为普朗克常数,其约值为6.62607755x10的负34次方,单元是J`S。

  设电子处于第n条轨道,轨道半径为(rn),按照玻尔理论的轨道量子化得

  电子绕核作圆周活动时,由电子和原子核之间的库仑力来供给向心力,所以有

  当电子在第n条轨道上活动时,原子系统的总能量E叫做第n条轨道的能级,其数值等于电子绕核动弹时的动能和电子与原子的电势能的代数和

  这就是氢原子的能级公式

  由轨道半径的表达式能够看出,量子数n越大,轨道的半径越大,能级越高.n=1时能级最低,这时原子所处的形态称为基态,n=2,3,4,5…时原子所处的形态称为激发态.

  由玻尔理论可知,氢原子中的电子从较高能级(设其量子数为n)向较低能级(设其量子数为m)跃迁时,它向外辐射的光子能量为hν=En-Em=-me^4/(8(ε0)^2h^2)(1/n^2-1/m^2)

  这个数据和尝试所得的数据1.0967758*10^7m^(-1)根基分歧,因而用玻尔理论能较好的注释氢原子的光谱纪律,包罗氢原子的各类谱线系.例如: 赖曼系、巴尔末系、帕邢系、布喇开系等的纪律。

  可是玻尔理论也有它的局限性。一方面,它在处理核外电子的活动时引入了量子化的观念,但同时又使用了“轨道”等典范概念和相关向心力、牛顿第二定律等牛顿力学的纪律,现实上牛顿力学在微观范畴是不合用的。因而,除了氢光谱之外,玻尔理论在其他问题上碰到了很大的坚苦,20世纪20年代降生了量子力学。在量子力学中,玻尔理论中的电子轨道只不外是电子呈现机遇最多的处所。量子力学以全新的观念阐了然微观世界的根基纪律,在涉及微观活动的各个范畴都获得了庞大的成功。

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