文档介绍：1—3 原子的起源和演化*
The origin and evolution of atom*
1—4 原子结构的波尔行星模型
Bohr model of atom structure
1-4-1 quantization characteristic——Hydrogen spectrum
一、Basic thought of quantum theory
表征微观物体性质的物理量是不连续的,它们只能从某个最小单位作跳跃式的增加,这种不连续的物理量变化称为量子化quantization,其最小单位就是这个物理量的量子,量子的整数倍n就是量子数,微观世界中物理量的不连续性也称作量子性,量子性是微观世界中极普遍的特性。
与微观世界相反,衡量宏观物体性质是连续的,可任意变化.
二、spectrum of hydrogen atom
1、spectrum——借助于棱镜的作用,把复色光(太阳光、白炽灯)合解为单色光所排列成的光带(光图案)。牛顿、基尔霍夫的贡献。
2、continuous spectrum—— results when white light is passed through a prism。This spectrum,like the rainbow produced when sunlight is dispersed by raindrops,contains all the wavelengths of visible light。
3、line spectrum containing only a few discrete wavelengths
——激发态单原子气体所发出的光经过棱镜的折射,得到由黑暗背景隔开的若干条彩色的亮线,又称原子光谱。
线状光谱是原子最为特征的性质之一,线状光谱中的亮线叫谱线spectral line,每一条谱线都与一定频率的光波相对应,谱线的位置决定于光波的频率,反过来根据谱线的位置,也可以确定谱线的频率,光谱中谱线的数月和位置与原子内部结构有密切地联系(是特征的),氢原子光谱是最简单的原子光谱。
4、spectrum law of hydrogen atom
人们早就发现氢原子光谱在可见光区有四条比较明显的谱线,构成一个很有规律的系统,谱线的间隔和强度都向着短波方向递减。
Violet, indigo, blue, green, yellow, orange, red
β= 巴尔末常数
1883年瑞士的巴尔末()找出氢原子光谱与可见光区各谱线的波长间有如下关系。
λ=β
(n2—22)
n正整数=3,4,5,6对应redHα(656nm)、greenHβ(486nm)、blueHγ(434nm)、violetHδ(410nm),计算值与观查值很接近。
1913年瑞典的里德堡(J、R、Rydberg)进一步研究后,找到一个更为普遍的公式
υ=
υ=
1 1 1
λ 22 n2
n2 = n1 + 1,n1 + 2,…
υ=
—
n2
-υ= 1/λ= υ/C RH = Cm-1(里氏常数)
后来在氢光谱的紫外、红外、远红外也发现一系列谱线系(图)都符合里德堡公式。光谱规律找出来了,如何解释呢?
1-4-2 Bohr theory(Bohr postulates )
1913年,28岁的玻尔在其老师卢瑟福原子含核模型和普朗克旧量子论的基础上冲破了经典力学的束缚,大胆地提出了自己的假说,成功的解释了氢原子光谱的成因和谱线的规律,从而使他的假说上升为理论。
1、理论要点(三点假说)
(1)量子化假设quantize postulate
电子在核外一原则特定轨道上绕核作园周运动,轨道的角动量率必须是h/2π的整数倍,即P = mυr = n·h/2π
轨道能量只能取为量子化条件所决定的分立数值
E=-。
The large the value of n,the large the orbit radius,the high orbit energy,the high electron energy。
The negative sign in equation means that the energy of the electron bound to the nucleus is lower than it would be if the electron were at an infinite distance(n=∞)from the nucleus,where there is no interaction and energy is zero。