文档介绍：第十一章 原子结构
Rutherford “太阳-行星模型 ”的要点：
1. 所有原子都有一个核即原子核(nucleus)；
2. 核的体积只占整个原子体积极小的一部分；
3. 原子的正电荷和绝大部分质量集中在核上；
4. 电子像行星绕着太阳那样绕核运动。
在对粒子散射实验结果的解释上, 新模型的成功是显而易见的, 至少要点中的前三点是如此。
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根据当时的物理学概念, 带电微粒在力场中运动时总要产生电磁辐射并逐渐失去能量, 运动着的电子轨道会越来越小, 最终将与原子核相撞并导致原子毁灭。由于原子毁灭的事实从未发生, 将经典物理学概念推到前所未有的尴尬境地。
会不会？！
1. Plank 公式
1900年, 普朗克 (Plank M) 提出著名的普朗克方程：E = hv
式中的h叫普朗克常量(Planck constant), ×10-34 J·s。
普朗克认为, 物体只能按hv的整数倍(例如1hv, 2hv, 3hv等)一份一份地吸收或释出光能, hv, hv, hv等任何非整数
倍。即所谓的能量量子化概念。
普朗克提出了当时物理学界一种全新的概念, 但它只涉及光作用于物体时能量的传递过程(即吸收或释出)。
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爱因斯坦认为, 入射光本身的能量也按普朗克方程量子化, 并将这一份份数值为1hv的能量叫光子(photons), 一束光线就是一束光子流. 频率一定的光子其能量都相同, 光的强弱只表明光子的多少, 而与每个光子的能量无关。
爱因斯坦对光电效应的成功解释最终使光的微粒性为人们所接受。
1905年, 爱因斯坦(Einstein A)成功地将能量量子化概念扩展到光本身,解释了光电效应(photoelectric effect) 。
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二、氢原子的玻尔模型
爱因斯坦的光子学说
普朗克的量子化学说
氢原子的光谱实验
卢瑟福的有核模型
Bohr在
的基础上，建
立了Bohr理论
玻尔模型认为, 电子只能在若干圆形的固定轨道上绕核运动。它们是符合一定条件的轨道：电子的轨道角动量L只能等于h/(2)的整数倍：
从距核最近的一条轨道算起, n值分别等于1, 2, 3, 4, 5, 6, 7。根据假定条件算得 n = 1 时允许轨道的半径为 53 pm, 这就是著名的玻尔半径。
（1）关于固定轨道的概念
p
2
h
n
mvr
L
=
=
4
原子只能处于上述条件所限定的几个能态。
定态：
所有这些允许能态之统称。电子只能在有确定半径和能量的定态轨道上运动, 且不辐射能量。
基态：
n 值为 1 的定态。通常电子保持在能量最低的这一基态。基态是能量最低即最稳定的状态。
指除基态以外的其余定态. 各激发态的能量随 n 值增大而增高。电子只有从外部吸收足够能量时才能到达激发态。
激发态:
（2）关于轨道能量量子化的概念
（3）★关于能量的吸收和发射
玻尔模型认为, 只有当电子从较高能态(E2)向较低能态(E1)跃迁时, 原子才能以光子的形式放出能量, 光子能量的大小决定于跃迁所涉及的两条轨道间的能量差：
ΔE = E2 － E1 = hν
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E: 轨道的能量
ν：光的频率
h: Planck常量
h
E
E
E
E
h
1
2
1
2
-
=
-
=
n
n
● 计算氢原子的电离能
● 解释了 H 及 He+、Li2+、B3+ 的原子光谱
波型 Hα Hβ Hγ Hδ
计算值 /nm
实验值 /nm
● 说明了原子的稳定性
● 对其他发光现象（如Ｘ射线的形成）也能解释
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● 不能解释氢原子光谱在磁场中的分裂
● 不能解释氢原子光谱的精细结构
● 不能解释多电子原子的光谱
Why？
. 原子的量子力学模型
一、微观粒子的波粒二象性
电磁波是通过空间传播的能量。可见光只不过是电磁波的一种 。
光的干涉、衍射等现象说明光有波动性；光电效应、原子光谱说明
光具有粒子性。光具有这两重性质，称为光的波粒二象性。
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德布罗