氢原子的玻尔理论精选文档.ppt
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1、氢原子的玻尔理论本讲稿第一页,共三十二页 十九世纪末二十世纪初,一些实验现象相继发现,如十九世纪末二十世纪初,一些实验现象相继发现,如电子、电子、X 射线和放射性元素的发现表明原子是可以分射线和放射性元素的发现表明原子是可以分割的,它具有比较复杂的结构,原子是怎样组成的?割的,它具有比较复杂的结构,原子是怎样组成的?原子的运动规律如何?对这些问题的研究形成了原子原子的运动规律如何?对这些问题的研究形成了原子的量子理论。的量子理论。一、原子结构的探索 1897年,年,J.J.汤姆逊发现电子以后,人们就知汤姆逊发现电子以后,人们就知道原子中除有电子以外,一定还存在着带正电的部道原子中除有电子以外,
2、一定还存在着带正电的部分分。而且原子内正、负电荷相等。电子和正电荷是。而且原子内正、负电荷相等。电子和正电荷是如何分布的呢?如何分布的呢?本讲稿第二页,共三十二页1.J.J汤姆逊原子模型 1903年年 J.J.汤姆逊提出,汤姆逊提出,原子中的正电荷和原子质量原子中的正电荷和原子质量均匀地分布在半径为均匀地分布在半径为10-10m的球体内,电子浸于此球体中,的球体内,电子浸于此球体中,即即“葡萄干蛋糕模型葡萄干蛋糕模型”。卢瑟福是卢瑟福是J.J.汤姆逊的学生,汤姆逊的学生,提出了原子的有核模型。提出了原子的有核模型。本讲稿第三页,共三十二页2.研究原子的两种方法 原子很小,只有原子很小,只有10
3、-11m,无法直接观察,只有通无法直接观察,只有通过实验现象去分析研究。过实验现象去分析研究。.利用原子发光谱线规律。利用原子发光谱线规律。.用高能粒子轰击物质中的原子,使高能粒子穿到用高能粒子轰击物质中的原子,使高能粒子穿到原子内部发生作用,从观察到的现象解释原子内部原子内部发生作用,从观察到的现象解释原子内部结构。结构。本讲稿第四页,共三十二页1.粒子散射实验 二、卢瑟福的原子有核模型 卢瑟福用卢瑟福用 粒子轰击原子,探索原子内部结粒子轰击原子,探索原子内部结构,并提出原子的有核模型。构,并提出原子的有核模型。粒子为氦核粒子为氦核以以c/15轰击金箔,轰击金箔,在原子中带电物质的电场力作用
4、下,使它偏离原来在原子中带电物质的电场力作用下,使它偏离原来的入射方向,从而发生散射现象。的入射方向,从而发生散射现象。氦核质量是电子质量的氦核质量是电子质量的 7500倍,倍,粒子运动不受粒子运动不受电子影响。电子影响。本讲稿第五页,共三十二页 粒子粒子镭放射源镭放射源 荧光屏荧光屏显微镜显微镜金箔金箔绝大部分粒子经金箔散射绝大部分粒子经金箔散射后,散射角很小后,散射角很小23,1/8000的粒子偏转大于的粒子偏转大于90 本讲稿第六页,共三十二页2.卢瑟福原子有核模型.原子的中心是原子核,几乎占有原子的全部质量,原子的中心是原子核,几乎占有原子的全部质量,集中了原子中全部的正电荷。集中了原
5、子中全部的正电荷。.电子绕原子核旋转。电子绕原子核旋转。.原子核的体积比原子的体原子核的体积比原子的体积小得多。积小得多。原子半径原子半径10-10m原子核半径原子核半径10-14 10-15m本讲稿第七页,共三十二页 按经典理论电子绕核旋按经典理论电子绕核旋转,作加速运动,电子将不转,作加速运动,电子将不断向四周辐射电磁波,它的断向四周辐射电磁波,它的能量不断减小,从而将逐渐能量不断减小,从而将逐渐靠近原子核,最后落入原子靠近原子核,最后落入原子核中。核中。播放动画播放动画 轨道及转动频率不断变化,辐射电磁波频率也是轨道及转动频率不断变化,辐射电磁波频率也是连续的,连续的,原子光谱应是连续的
6、光谱。实验表明原子相原子光谱应是连续的光谱。实验表明原子相当稳定,这一结论与实验不符。实验测得原子光谱是当稳定,这一结论与实验不符。实验测得原子光谱是不连续的谱线。不连续的谱线。3.有核模型与经典理论的矛盾原子落入核内原子落入核内本讲稿第八页,共三十二页三、氢原子光谱的规律性 粒子散射实验确定了原子有核结构,但粒子散射实验确定了原子有核结构,但它对核外电子并没提供什么信息,原子光谱提它对核外电子并没提供什么信息,原子光谱提供了这方面的信息。供了这方面的信息。每种原子光谱有固定分布,可根据光谱分每种原子光谱有固定分布,可根据光谱分析物质的元素组成。析物质的元素组成。本讲稿第九页,共三十二页A即由
7、此得来。即由此得来。红红蓝蓝紫紫6562.84340.54861.3氢原子的可见光光谱:氢原子的可见光光谱:。1853年瑞典人年瑞典人埃格斯特朗埃格斯特朗(A.J.Angstrom)测得氢可见光光谱的红线,测得氢可见光光谱的红线,到到1885年,年,观测到的氢原子光谱线已有观测到的氢原子光谱线已有14条。条。本讲稿第十页,共三十二页 波数波数R=1.0973731568549 107m-1(现代值)(现代值)巴耳末巴耳末(J.J.Balmer)分析这些谱线后,得到分析这些谱线后,得到经验公式:经验公式:波数波数B=3645.6(经验常数)(经验常数)里德伯方程里德伯方程 里德伯常数里德伯常数1
8、889年,年,里德伯里德伯(J.R.Rydberg)提出普遍方程:)提出普遍方程:本讲稿第十一页,共三十二页 氢光谱各谱线系与氢光谱各谱线系与 n 的关系:的关系:赖曼系赖曼系(紫外区),(紫外区),n=1;(;(1914)巴耳末系巴耳末系(可见光),(可见光),n=2;(;(1885)帕邢系帕邢系(红外区),(红外区),n=3;(;(1908)布喇开系布喇开系(红外区),(红外区),n=4;(;(1922)普芳德系普芳德系(红外区),(红外区),n=5;(;(1924)nn 后来发现在紫外和红外区还有其他谱线系。后来发现在紫外和红外区还有其他谱线系。本讲稿第十二页,共三十二页H原子光谱的解释
9、本讲稿第十三页,共三十二页四、氢原子的玻尔理论本讲稿第十四页,共三十二页 玻尔(玻尔(玻尔(玻尔(Niels Henrik David BohrNiels Henrik David BohrNiels Henrik David BohrNiels Henrik David Bohr,18851962)18851962)18851962)18851962)丹麦理丹麦理丹麦理丹麦理论物理学家,现代物理学的创始人之一。论物理学家,现代物理学的创始人之一。论物理学家,现代物理学的创始人之一。论物理学家,现代物理学的创始人之一。1911191119111911年,他来到卡年,他来到卡年,他来到卡年,他来
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