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玻尔原子理论的基本假设
发表日期:2019-06-05 18:59| 来源 :本站原创 | 点击数:
本文摘要:高中物理中摸索的原子模子一共有两种,卢瑟福核式布局模子和波尔原子能级模子。 通过对物质进行光谱阐发,我们发觉一些物质(好比氢气)的光谱是线状谱。(或者说在某个频段线状谱很是较着) 我们来做一个对比:电子环绕原子核做圆周活动,卫星环绕行星做圆

  高中物理中摸索的原子模子一共有两种,卢瑟福核式布局模子和波尔原子能级模子。

  通过对物质进行光谱阐发,我们发觉一些物质(好比氢气)的光谱是线状谱。(或者说在某个频段线状谱很是较着)

  我们来做一个对比:电子环绕原子核做圆周活动,卫星环绕行星做圆周活动。

  同样都是在做圆周活动,可现实华夏子活动纪律与根基力学理论对比长短常矛盾的。

  由开普勒定律或牛顿第二定律可知,行星运转的R与v是逐个对应的。即肆意一个R对应一个固定的v,对应固定的一个固定的能量E。或者说,行星与卫星形成的系统能量是能够持续分部的。(由于R持续)

  卢瑟福的迷惑

  1911年,英国物理学家卢瑟福按照1910年进行的α粒子散射尝试,提出了原子布局的行星模子。

  在这个模子里,电子像太阳系的行星环绕太阳转一样环绕着原子核扭转。可是按照典范电磁理论,如许的电子会发射出电磁辐射,丧失能量,以致霎时坍缩到原子核里。这与现实环境不符,卢瑟福无法注释这个矛盾。

  波尔在卢瑟福核式布局模子的根本上,基于原子理论的3条根基假设建立了原子能及模子。玻尔原子理论的根基假设:

  (1)定态假设:电子在原子核库仑引力感化下,按典范力学纪律,沿圆形轨道活动,且不向外辐射电磁波,因此原子处于不变形态(定态),其能量(称能级) 连结不变。

  (2)频次前提:当原子由高能级Em的定态跃迁至低能级En的定态要发射光子,反之要接收光子。

  光子频次满足下面的前提:hv=Em-En

  (3)电子绕核轨道量子化。

  电子只能在某些特定的分立轨道上活动。玻尔认为,氢原子中的一个电子绕原子核作圆周活动,并作一个硬性的划定:电子只能处于一些分立的轨道上,它只能在这些轨道上绕核活动,且不发生辐射,当一个电子从一个定态轨道跃迁到另一个定态轨道,会以电磁波的形式放出能量。

  波尔模子的成长汗青

  20世纪初期,德国物理学家普朗克为注释黑体辐射现象,提出了量子论,揭开了量子物理学的序幕。19世纪末,瑞士数学教师巴耳末将氢原子的谱线暗示成巴耳末公式,瑞典物理学家里德伯总结出更为遍及的光谱线公式里德伯公式。然而巴耳末公式和式里德伯公式都是经验公式,人们并不领会它们的物理寄义。

  1911年,英国物理学家卢瑟福按照1910年进行的α粒子散射尝试,提出了原子布局的行星模子。在这个模子里,电子像太阳系的行星环绕太阳转一样环绕着原子核扭转。可是按照典范电磁理论,如许的电子会发射出电磁辐射,丧失能量,以致霎时坍缩到原子核里。这与现实环境不符,卢瑟福无法注释这个矛盾。

  1912年,正在英国曼彻斯特大学工作的玻尔将一份被后人称作《卢瑟福备忘录》的论文提纲提交给他的导师卢瑟福。在这份提纲中,玻尔外行星模子的根本上引入了普朗克的量子概念,认为原子中的电子处在一系列分立的稳态上。回到丹麦后玻尔急于将这些思惟拾掇成论文,可是进展不大。

  1913年2月4日前后的某一天,玻尔的同事汉森拜访他,提到了1885年瑞士数学教师巴耳末的工作以及巴耳末公式,玻尔登时遭到开导。后来他回忆到“就在我看到巴耳末公式的那一霎时,俄然一切都清晰了,”“就像是七巧板游戏中的最初一块。”这件事被称为玻尔的“二月改变”。

  1913年7月、9月、11月,经由卢瑟福保举,《哲学杂志》接连刊载了玻尔的三篇论文,标记着玻尔模子正式提出。这三篇论文成为物理学史上的典范,被称为玻尔模子的“三部曲”。

  文/王尚;笔者系高中物理网力学组主编,首发高中物理网;转载必需说明文章作者及物理网。

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