1.2 旧量子论的局限.pdf

结构结构 化学化学1.2 1.2 旧量子论的局限旧量子论的局限 1.2.1 1.2.1 旧旧量子论产生量子论产生 1 1 随着科学发展，又发现了一些新实验现象，用经典物理学理论无法解释。 三个最著名的实验 黑体辐射黑体辐射 光电效应光电效应 原子光谱原子光谱 结构结构 化学化学 黑体辐射黑体辐射 黑体黑体能吸收全部外来电磁波的物体 黑体辐射黑体辐射当将黑体加热时能发射各种波长的电磁波 经典经典电磁理论的解释电磁理论的解释假定黑体辐射由黑体中带电粒子振动发出 经典热力学和统计力学理论计算得到的经典热力学和统计力学理论计算得到的黑体辐射黑体辐射 能量能量随波长的随波长的变化规律同变化规律同实验所得的曲线相矛盾实验所得的曲线相矛盾 2 2 假设黑体中带电粒子以频率作简谐振动，能量只能取采取一个最小能量h的整数倍： = nh，n = 0，1，2，h = 6.62610-34 Js 这个假设称为能量量子化假定。用这一观点可解释黑体辐射现象。 对黑体辐射现象的解释对黑体辐射现象的解释能量量子化的概念能量量子化的概念（19001900，PlanckPlanck） 1.21.2 旧量子论的局限旧量子论的局限 结构结构 化学化学 光电效应光电效应 3 3 光电效应光电效应 一定条件下，光照射到金属表面时可能产生光电流的现象 光电效应实验现象光电效应实验现象 能否产生光电流及光电子的动能大小只与光的频率有关，与光强度无关 光是一束光子流，有一定的能量E和动量P，其大小由及决定 E= h，P= h/ 经典理论观点经典理论观点 光强度而不是光的频率决定了能否产生光电流及光电子的动能的大小， 频率只决定光的颜色。 只有当足够大，吸光后的电子才有可能克服金属晶格的束缚而逸出金属表面变成光电子光电子， 并在电场作用下从阴极飞向阳极产生光电流光电流。不同的金属有不同的临阈频率临阈频率 0，入射光的 超过0才可能产生光电子，且越大，光电子的E 越大。 对对光电效应光电效应现象的解释现象的解释光子说光子说 1901905 5，爱因斯坦爱因斯坦（EinsteinEinstein） 1.21.2 旧量子论的局限旧量子论的局限 结构结构 化学化学 原子光谱原子光谱 经典经典理论理论 原子中电子不断发射出电磁波，其能量逐渐衰减最后会掉到原子核中，原子不能稳定存在 由于能量逐渐变化，发射出电磁波频率也随之变化并连续分布 是由电子绕核运动加速运动发射出电磁波产生的 实验实验现象现象 原子光谱的分布是分立谱而不是连续光谱 假定电子绕核作圆周运动能稳定存在； 在一定的轨道上运动的电子有一定的能量定态定态； 定态能量只能取一些分立的数值，是量子化量子化的； 原子由一种定态(Em)变到另一种定态(En)过程中发射或吸收电磁波发射或吸收电磁波； 电磁波的频率电磁波的频率由决定：|Em-En|=h。 推广推广：Sommerfeld推广了Bohr理论，制定更为普遍的量子化条件。 4 4 对线状的原子光谱的解释对线状的原子光谱的解释原子结构的原子结构的BohrBohr理论理论 （19191313，BohrBohr） 1.21.2 旧量子论的局限旧量子论的局限 结构结构 化学化学 1.2.2 1.2.2 旧量子理论的成功与失败旧量子理论的成功与失败 成功成功： 冲破了经典物理学中能量连续变化的束缚 解释了许多经典物理学无法解释的微观现象 失败失败：仍与许多理论解释与事实不符，难自圆其说 例如 Bohr理论可以很好解释氢原子和类氢离子光谱，但推广到多子分子或原子时不适用 定态不发出辐射的假定与经典理论矛盾 量子化的条件无理论基础，比较生硬 旧量子论推出周期表中第一周期应有6个元素，但事实只有2个 以上种种导致旧量子论的失败 5 5 1.21.2 旧量子论的局限旧量子论的局限