1、大学物理电子教案大学物理电子教案原子模型三步曲：原子模型三步曲：1903年经典模型年经典模型1911年卢瑟福行星模型年卢瑟福行星模型20世纪世纪20年代原子的量子模型年代原子的量子模型古代中国古代中国“五行说五行说”：金、木、水、火、土：金、木、水、火、土 古希腊古希腊“四根说四根说”：火、水、土、气火、水、土、气古希腊德谟克利特：古希腊德谟克利特：“原子论原子论” 1661年英国波意耳提出元素的概念年英国波意耳提出元素的概念 英国化学家道尔顿：原子是元素的最小单元英国化学家道尔顿：原子是元素的最小单元 1869年俄国的门捷列夫发现了元素周期律年俄国的门捷列夫发现了元素周期律大学物理电子教案大
2、学物理电子教案- 1903年，年，J.J.汤姆孙提出原子结汤姆孙提出原子结构模型：原子里面带正电的部分均构模型：原子里面带正电的部分均匀地分布在整个原子球体中，而带匀地分布在整个原子球体中，而带负电的电子镶嵌在带正电的球体之负电的电子镶嵌在带正电的球体之中。带正电的球体与带负电的电子中。带正电的球体与带负电的电子二者电量相等，故原子不显电性。二者电量相等，故原子不显电性。 “葡萄干面包葡萄干面包”模型模型 1897年，年， 汤姆孙发现了电子，指出汤姆孙发现了电子，指出“阴极射线阴极射线”就是高速电子流。就是高速电子流。大学物理电子教案大学物理电子教案 粒子散射粒子散射MFDSR大学物理电子教案
3、大学物理电子教案 原子由原子核和核外电子原子由原子核和核外电子构成，原子核带正电荷，占构成，原子核带正电荷，占据整个原子的极小一部分空据整个原子的极小一部分空间，而电子带负电，绕着原间，而电子带负电，绕着原子核转动，如同行星绕太阳子核转动，如同行星绕太阳转动一样。转动一样。原子的核式模型：原子的核式模型： 1911年卢瑟福提出原子年卢瑟福提出原子的的“有核结构模型有核结构模型”。大学物理电子教案大学物理电子教案光谱光谱 强度随波长的分布图强度随波长的分布图线状谱线状谱带状谱带状谱连续谱连续谱 原子光谱原子光谱 分子光谱分子光谱 固体光谱固体光谱1. 巴尔末系巴尔末系656.28 nm486.1
4、3 nm434.05 nm410.17 nmH H H H 巴尔末公式：巴尔末公式：422nnB, 5 , 4 , 3n大学物理电子教案大学物理电子教案1波数波数)11(22nmRH, 3, 2, 1, 3, 2, 1mmmnm里德伯常数里德伯常数 RH = 1.0967758107 m-12. 里德伯公式里德伯公式 氢原子光谱的普遍公式氢原子光谱的普遍公式赖曼系赖曼系(紫外紫外), 4, 3, 2n1m巴尔末系巴尔末系( (可见光可见光) ), 5, 4, 32nm,6, 5,43nm帕邢系帕邢系(红外红外)布喇开系布喇开系(远红外远红外) , 7, 6, 54nmn , 该谱线系的线系限（
5、波长最短的谱线）该谱线系的线系限（波长最短的谱线）普方德系普方德系(远红外远红外) , 8, 7, 65nm大学物理电子教案大学物理电子教案3. 氢原子光谱的特征氢原子光谱的特征1) 有确定波长的分立谱线。有确定波长的分立谱线。 2) 各谱线间有一定的联系。各谱线间有一定的联系。 3) 每一谱线的波数都可表示为两项之差每一谱线的波数都可表示为两项之差 里兹并合原理里兹并合原理)11(22nmRH22nRmRHH)()(nTmTT( ) 称为光谱项称为光谱项 由此预言更大范围内光谱系的存在，构成了整个原由此预言更大范围内光谱系的存在，构成了整个原子光谱。子光谱。大学物理电子教案大学物理电子教案1
6、) 卢瑟福原子有核模型。卢瑟福原子有核模型。2) 原子结构是稳定的。原子结构是稳定的。3) 原子的分立光谱。原子的分立光谱。玻尔的原子模型玻尔的原子模型+Ze-vrvmrZeF222041rZeU04大学物理电子教案大学物理电子教案2024mvZer半径半径mrZerrv024212频频率率rZerZemvE02028421能能量量0EEr1) 加速运动加速运动 辐射电磁波辐射电磁波 E r 原子不稳定！原子不稳定！2) 随随r的变化而连续变化的变化而连续变化, 原子光谱应是连续谱！原子光谱应是连续谱！大学物理电子教案大学物理电子教案2) 量子化条件量子化条件(定态条件定态条件) 处于定态状态
7、电子只能在处于定态状态电子只能在一些特殊的圆轨道中运动，其轨道角动量满足量子化一些特殊的圆轨道中运动，其轨道角动量满足量子化条件：条件：nmvrL主量子数主量子数, 3 , 2 , 1n1) 定态假设定态假设 原子系统只存在一系列不连续的能量原子系统只存在一系列不连续的能量状态状态(定态定态)，相应的能量取不连续的量值，相应的能量取不连续的量值 E1、E2、E3、，定态运动时不辐射电磁波。定态运动时不辐射电磁波。, 3, 2, 182122204nnEnhmeEneV6 .13822041hmeE能级能级:大学物理电子教案大学物理电子教案12EEh3) 频率假设频率假设原子从一个定态原子从一个
8、定态 E2 跃迁跃迁到另一定态到另一定态E1时，将辐射电磁波，电磁波的频率由下式决定时，将辐射电磁波，电磁波的频率由下式决定跃迁：跃迁：原子体系在两个定态之原子体系在两个定态之 间发生跃迁时，要发射间发生跃迁时，要发射 或吸收光子，其频率由或吸收光子，其频率由 两定态的能量差决定两定态的能量差决定mnnmEEhEnEm大学物理电子教案大学物理电子教案1) 圆周量子化圆周量子化rvmrZeF222041nmvrLZnar21, 3 , 2 , 1nm10529. 04102201mea玻尔轨道玻尔轨道氢原子氢原子 Z = 1, 3 , 2 , 121nnar大学物理电子教案大学物理电子教案2)
9、能量量子化能量量子化rZeEn082220421)4(2nmeZ, 3 , 2 , 1n氢原子氢原子 Z = 1eV6 .132nEnn = 1 En = -13.6eV 基态基态n , En 0 束缚态束缚态En 0 电子被电离电子被电离nnEEE1eV) 1(126 .1322nnnn E 大学物理电子教案大学物理电子教案3) 氢原子的分立谱线氢原子的分立谱线大学物理电子教案大学物理电子教案成功：成功：1) 提出的定态、轨道、能量量子化、辐射跃提出的定态、轨道、能量量子化、辐射跃迁迁 等概念成为量子力学的先驱。等概念成为量子力学的先驱。2) 成功地解释了氢原子及类氢原子光谱现象。成功地解释
10、了氢原子及类氢原子光谱现象。3) 再次验证了再次验证了h 判据。判据。玻尔定态能级验证实验玻尔定态能级验证实验 ：夫兰克夫兰克 赫兹实验赫兹实验4.99.819.614.70IV大学物理电子教案大学物理电子教案缺陷缺陷1) 不能预言光谱线的强度。不能预言光谱线的强度。2) 不能解释谱线的非周期性。不能解释谱线的非周期性。3) 无法解释光谱线的精细结构。无法解释光谱线的精细结构。4) 无法解释比氢光谱线更复杂的光谱。无法解释比氢光谱线更复杂的光谱。原因：原因：带有经典的残余带有经典的残余玻尔理论是半经典、半量子化的理论玻尔理论是半经典、半量子化的理论大学物理电子教案大学物理电子教案经典物理在解释经典物理在解释热辐射热辐射上的困难上的困难 普朗克能量子论普朗克能量子论 1900年年经典物理在解释经典物理在解释光电效应光电效应上的困难上的困难 爱因斯坦光量子论爱因斯坦光量子论 1905年年经典物理在解释经典物理在解释氢光谱氢光谱上的困难上的困难 玻尔氢原子理论玻尔氢原子理论1913年年旧旧量量子子论论半经典、半量子过渡性理论，已被量子力学所取代。半经典、半量子过渡性理论，已被量子力学所取代。玻尔氢原子理论玻尔氢原子理论在物理学史上曾起重要作用。在物理学史上曾起重要作用。
