《原子物理第2讲第二章氢原子光谱剖析优秀PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《原子物理第2讲第二章氢原子光谱剖析优秀PPT.ppt（45页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、上节课内容上节课内容粒子散射试验验证了原子的核式结构粒子散射试验验证了原子的核式结构 原子原子=原子核原子核+电子电子10-10m10-15-10-14m卢瑟福卢瑟福“行星模型行星模型”行星模型的困难行星模型的困难行星模型的困难行星模型的困难困难:原子的再生性 4 4、原子线状光谱问题、原子线状光谱问题1 1、原子稳定性问题、原子稳定性问题2 2、原子的同一性问题、原子的同一性问题3 3、原子的再生性问题、原子的再生性问题原子的结原子的结构究竟如构究竟如何？何？其次章 原子量子态 玻尔模型2.1 背景知识2.2 玻尔模型2.3 玻尔理论的修正和推广2.4 夫兰克赫兹实验2.1 背景学问2.1.
2、2 黑体辐射2.1.3.光电效应2.1.1.光谱2.1.1 光谱光谱-探讨原子结构的重要手段探讨原子结构的重要手段一光谱及其分类一光谱及其分类一光谱及其分类一光谱及其分类光谱光谱光谱光谱（spectrumspectrum）电磁辐射频率成分和强度分布的关系图电磁辐射频率成分和强度分布的关系图电磁辐射频率成分和强度分布的关系图电磁辐射频率成分和强度分布的关系图光源光源光源光源分光器（棱镜或光栅）分光器（棱镜或光栅）分光器（棱镜或光栅）分光器（棱镜或光栅）纪录仪纪录仪纪录仪纪录仪（感光（感光（感光（感光底片或底片或底片或底片或光电纪光电纪光电纪光电纪录器）录器）录器）录器）光谱仪光谱仪光谱仪光谱仪将
3、混合光按不同将混合光按不同将混合光按不同将混合光按不同波长成分绽开成波长成分绽开成波长成分绽开成波长成分绽开成光谱的仪器。光谱的仪器。光谱的仪器。光谱的仪器。按光谱结构分类按光谱结构分类按光谱结构分类按光谱结构分类连续光谱连续光谱连续光谱连续光谱固体热辐射固体热辐射固体热辐射固体热辐射线光谱线光谱线光谱线光谱原子发光原子发光原子发光原子发光其次章其次章 原子的能级和辐射原子的能级和辐射带光谱带光谱带光谱带光谱分子发光分子发光分子发光分子发光按光谱机制分类按光谱机制分类按光谱机制分类按光谱机制分类放射光谱放射光谱放射光谱放射光谱样品光源样品光源样品光源样品光源分光器分光器分光器分光器纪录仪纪录仪
4、纪录仪纪录仪吸取光谱吸取光谱吸取光谱吸取光谱连续光源连续光源连续光源连续光源样品样品样品样品分光器分光器分光器分光器纪录仪纪录仪纪录仪纪录仪光谱由物质内部运动确定，包含内部结构信息光谱由物质内部运动确定，包含内部结构信息光谱由物质内部运动确定，包含内部结构信息光谱由物质内部运动确定，包含内部结构信息最简洁的原子光谱最简洁的原子光谱?二氢原子光谱的线系二氢原子光谱的线系二氢原子光谱的线系二氢原子光谱的线系1.1.巴尔末系巴尔末系巴尔末系巴尔末系 (可见光区可见光区可见光区可见光区)光谱的研究从光谱的研究从光谱的研究从光谱的研究从18531853年年年年Angstron Angstron 发现发现
5、发现发现 开始。开始。开始。开始。18851885年，已观察年，已观察年，已观察年，已观察到到到到1414条谱线，条谱线，条谱线，条谱线，BalmerBalmer阅历公式阅历公式阅历公式阅历公式线系限系限Hn=3H H Hn=4 n=5 n=6 记住！记住！18901890年年年年里德堡（里德堡（里德堡（里德堡（RydbergRydberg）用波数改写）用波数改写）用波数改写）用波数改写:氢原子的氢原子的氢原子的氢原子的RydbergRydberg常数常数常数常数巴尔末线系限：巴尔末线系限：巴尔末线系限：巴尔末线系限：2.H2.H原子光谱的其它线系原子光谱的其它线系原子光谱的其它线系原子光谱的
6、其它线系记住！记住！巴尔末系：巴尔末系：巴尔末系：巴尔末系：可可见见光光1914年 赖曼发觉 赖曼系：1908年 帕邢发觉 帕邢系：1922年布喇开发觉 布喇开系:1924年普芳德发觉 普丰特系数：紫紫外外区区红红外外区区 线系的一般表示：线系的一般表示：线系的一般表示：线系的一般表示：3、里德伯公式、里德伯公式m=1，2，3，4，5.n=m+1,m+2,m+3 m=1 莱曼系莱曼系m=2 巴尔末系巴尔末系m=3 帕邢系帕邢系.记住！记住！结论：结论：（1）氢光谱中任何一条谱线的波数，都可以写成两）氢光谱中任何一条谱线的波数，都可以写成两个整数确定的函数之差。个整数确定的函数之差。（2）取）取
7、m确定的值，确定的值，nm，可得到同一线系中各光谱，可得到同一线系中各光谱的波数值。的波数值。（3）变更公式中的）变更公式中的m值，就可得到不同的线系。值，就可得到不同的线系。令：令：令：令：光谱项光谱项光谱项光谱项并合原则：并合原则：并合原则：并合原则：每一谱线的波数差都可表达为二光谱项之差每一谱线的波数差都可表达为二光谱项之差每一谱线的波数差都可表达为二光谱项之差每一谱线的波数差都可表达为二光谱项之差4、光谱项，并合原则光谱项，并合原则 记住！记住！综上所述，氢原子光谱有如下规律：综上所述，氢原子光谱有如下规律：（1）谱线谱线的波数由两个光的波数由两个光谱项谱项之差决定：之差决定：（2）当
8、）当m保持定值，保持定值，n取大于取大于m的正整数时，可给的正整数时，可给出同一光谱系的各条谱线的波数。出同一光谱系的各条谱线的波数。（3）变更）变更m数值，可给出不同的光谱线系。数值，可给出不同的光谱线系。以后将会看到，这三条规律对全部原子光谱都适以后将会看到，这三条规律对全部原子光谱都适用，所不同的只是各原子的光谱项的具体形式各用，所不同的只是各原子的光谱项的具体形式各有不同而已。有不同而已。这些阅历公式是否反映了原子内部结构的规律性？这些阅历公式是否反映了原子内部结构的规律性？这些阅历公式是否反映了原子内部结构的规律性？这些阅历公式是否反映了原子内部结构的规律性？5、经典理论的困难、经典
9、理论的困难经典理论（行星模型）对原子体系的描述经典理论（行星模型）对原子体系的描述库仑力供应电子绕核运动的向心力：原子体系的能量：电子轨道运动的频率：经典理论的困难!原子稳定性原子稳定性困难困难:电子加速运动辐射电磁波，能量不断损失，电子回转半径电子加速运动辐射电磁波，能量不断损失，电子回转半径不断减小，最终落入核内，原子塌缩。不断减小，最终落入核内，原子塌缩。原子寿命原子寿命!光谱分立性光谱分立性困难困难:电子绕核运动频率电子绕核运动频率电磁波频率等于电子回转频率，放射光谱为连续谱。电磁波频率等于电子回转频率，放射光谱为连续谱。描述宏观物体运动规律的经典理论描述宏观物体运动规律的经典理论,不
10、能随意地推广到原子不能随意地推广到原子这样的微观客体上。必需另辟蹊径！新理论？有哪些？这样的微观客体上。必需另辟蹊径！新理论？有哪些？十九世纪末的物理学十九世纪末的物理学经典物理学经典物理学Gibbs-Boltzman统计力学统计力学Newton力学力学Maxwell电磁理论电磁理论物理学的大厦已经完成，今后物理学家的任务只是把试验做得更精确些。自然界的一切现象是否全部自然界的一切现象是否全部可以凭借经典物理学来理解可以凭借经典物理学来理解开尔文开尔文十九世纪末的物理学十九世纪末的物理学 经典物理学无法说明的代经典物理学无法说明的代表性试验有黑体辐射、光电效表性试验有黑体辐射、光电效应和氢原子
11、的线状光谱等应和氢原子的线状光谱等以太漂移 黑体辐射谱 三个著名试验导致三个著名试验导致“量子量子”概念的引入和应用概念的引入和应用 2.1 背景学问背景学问其次章：原子的量子态：玻尔模型其次章：原子的量子态：玻尔模型 到了十九世纪末期，物理学晴朗的天空出到了十九世纪末期，物理学晴朗的天空出现了几朵令人担忧的现了几朵令人担忧的“乌云乌云”，在物理学中，在物理学中出现了一系列令人费解的试验现象。物理学出现了一系列令人费解的试验现象。物理学遇到了严峻的困难，其中两朵最黑的云分别遇到了严峻的困难，其中两朵最黑的云分别是：是：前者前者导致了相对论的诞生后，导致了相对论的诞生后，后者后者导致了量导致了量
12、子论的诞生。子论的诞生。麦克尔逊麦克尔逊-莫雷试验莫雷试验和和黑体辐射试验黑体辐射试验 黑体辐射黑体辐射 光电效应光电效应(了解！了解！)2.1.2 黑体黑体 黑体辐射黑体辐射1、热辐射、热辐射热辐射现象：热辐射现象：任何温度下，宏观物体都要向外辐射电磁波。任何温度下，宏观物体都要向外辐射电磁波。电磁波能量的多少，以及电磁波按波长的分布都与温度有电磁波能量的多少，以及电磁波按波长的分布都与温度有关，故称为关，故称为热辐射热辐射。热平衡现象：辐射和吸取的能热平衡现象：辐射和吸取的能量恰相等时称为热平衡。此时量恰相等时称为热平衡。此时温度恒定不变。温度恒定不变。2、黑体、黑体定义：假如一个物体在任
13、何温度下，对任何波长的定义：假如一个物体在任何温度下，对任何波长的电磁波都完全吸取，而不反射与透射，则称这种物电磁波都完全吸取，而不反射与透射，则称这种物体为确定黑体，简称黑体。体为确定黑体，简称黑体。说明：说明：(1)黑体是个志向化的模型。黑体是个志向化的模型。(2)对于黑体，在相同温度下的辐射规律是相同的。对于黑体，在相同温度下的辐射规律是相同的。一、量子假说依据之一：黑体辐射一、量子假说依据之一：黑体辐射 事实上用不透亮的材料制成一个开小孔的空腔就可看作是一个实际的黑体。空腔内的热平衡辐射称黑体辐射。测量从空腔小孔泻流出来的电磁能流，就可以获得空腔内热平衡辐射的信息黑体辐射的能量密度.测
14、量得到的黑体辐射能量密度E(,t)随波长的变更曲线如图所示如何解释 实验曲线?维恩定律辐射能量分布定律维恩定律辐射能量分布定律维恩位移律维恩位移律 4 4、瑞利金斯定律和紫外灾难、瑞利金斯定律和紫外灾难 从经典能量按自由度均分定律普朗克普朗克凑数据！凑数据！5、普朗克假说、普朗克假说 普朗克黑体辐射公式普朗克黑体辐射公式普朗克普朗克(Max Karl Ernst Ludwig Planck,18581947)德国物理学家，量子物理学的开创者和奠基德国物理学家，量子物理学的开创者和奠基人。人。普朗克的宏大成就，就是创立了量子理论，普朗克的宏大成就，就是创立了量子理论，1900年年12月月14日他
15、在德国物理学会上，宣读日他在德国物理学会上，宣读了以关于正常光谱中能量分布定律的理论了以关于正常光谱中能量分布定律的理论为题的论文，提出了能量的量子化假设，为题的论文，提出了能量的量子化假设，并导出了黑体辐射的能量分布公式。这是物并导出了黑体辐射的能量分布公式。这是物理学史上的一次巨大变革。从今结束了经典理学史上的一次巨大变革。从今结束了经典物理学一统天下的局面。劳厄称这一天为物理学一统天下的局面。劳厄称这一天为“量子论的诞生日量子论的诞生日”。1918年普朗克由于创立了量子理论而获得年普朗克由于创立了量子理论而获得了诺贝尔奖金。了诺贝尔奖金。而这一公式是普朗克依据试验数据猜出来的。由此公式当
16、v-0和v-时分别都可得到与瑞利-金斯和维恩公式相同的形式。此公式虽然符合试验事实但其在公布时仍没有理论依据,就在普朗克公式公布当天，另一位物理学家鲁本斯将普朗克的结果与他的最新测量数据进行核对，发觉两者以惊人的精确性相符合。其次天鲁本斯就把这一喜讯告知了普朗克,从而使普朗克决心：“不惜一切代价，找到一个理论说明。”经过近二个月的努力，普朗克在同年12月14日的一次德国物理学会议上提出：电子辐射能量的假设E=nhv（n=1,2,3,）?这一概念严峻偏离了经典物理；因此，这一假设提出后的5年时间内，没有引起人的留意，并且在这以后的十多年时间里，普朗克很懊悔当时的提法，在很多场合他还极力的掩饰这种
17、不连续性是“假设量子论”。Planck对量子论看法对量子论看法(1)能量子纯粹是一种形式上的假设能量子纯粹是一种形式上的假设,对它对它没有想得太多没有想得太多.(2)无论怎样要在经典物理学体系中建立作用量无论怎样要在经典物理学体系中建立作用量子子.(3)将量子引入理论要尽可能谨慎将量子引入理论要尽可能谨慎,非确定必要非确定必要,不要变更现不要变更现有理论有理论.(4)我所说的作用量子不是在真空中我所说的作用量子不是在真空中,它仅仅是一个假设它仅仅是一个假设而已而已.普朗克假说普朗克假说能量子能量子谐振子的能量可取值只能是某一最小能量单元谐振子的能量可取值只能是某一最小能量单元 的整数倍，的整数
18、倍，即：即：E=n,n=1,2,3,.叫能量子，简称量子，叫能量子，简称量子，n为量子数，它只取正整数为量子数，它只取正整数能能量量子化。量量子化。对于频率为对于频率为n 的谐振子，最小能量为：的谐振子，最小能量为：=hn 其中其中h=6.626 10-34 Js为普郎克常数为普郎克常数结论：谐振子吸取或辐射的能量只能是结论：谐振子吸取或辐射的能量只能是=hn的整数倍。的整数倍。普朗克假说普朗克假说意义意义普朗克抛弃了经典物理中的能量可连续变更的旧观点，提出普朗克抛弃了经典物理中的能量可连续变更的旧观点，提出了能量子、物体辐射或吸取能量只能一份一份地按不连续的了能量子、物体辐射或吸取能量只能一
19、份一份地按不连续的方式进行的新观点。这不仅成功地解决了热辐射中的难题，方式进行的新观点。这不仅成功地解决了热辐射中的难题，而且开创物理学探讨新局面，标记着人类对自然规律的相识而且开创物理学探讨新局面，标记着人类对自然规律的相识已经从从宏观领域进入微观领域，为量子力学的诞生奠定了已经从从宏观领域进入微观领域，为量子力学的诞生奠定了基础。基础。6、黑体辐射的应用、黑体辐射的应用测量温度：通过测量星体的谱线分布来确定其热力学温度测量温度：通过测量星体的谱线分布来确定其热力学温度热象图：通过比较物体表面不同区域的颜色变更状况来确热象图：通过比较物体表面不同区域的颜色变更状况来确定物体表面的温度分布；定
20、物体表面的温度分布；3K背景辐射：对来自外界空间的辐射，可用背景辐射：对来自外界空间的辐射，可用wein位移公式位移公式来估算来估算消逝线高温计：测量炉温消逝线高温计：测量炉温一、光电效应的试验规律一、光电效应的试验规律1、光电效应的基本概念、光电效应的基本概念当光照射到金属表面时，金属中有电子逸出的现象叫光当光照射到金属表面时，金属中有电子逸出的现象叫光电效应，所逸出的电子叫光电子，由光电子形成的电流电效应，所逸出的电子叫光电子，由光电子形成的电流叫光电流，使电子逸出某种金属表面所需的功称为该种叫光电流，使电子逸出某种金属表面所需的功称为该种金属的逸出功。金属的逸出功。2.光电效应试验装置光
21、电效应试验装置.单色光通过石英窗照射金属板单色光通过石英窗照射金属板阴极上有光电子产生。阴极上有光电子产生。UGKA如将如将K接正极、接正极、A接负极，则光电子离开接负极，则光电子离开K后，将受到电场的阻碍作用。当后，将受到电场的阻碍作用。当K、A之间的反向电势差等于之间的反向电势差等于U0时，从时，从K逸出的逸出的动能最大的电子刚好不能到达动能最大的电子刚好不能到达A，电路中，电路中没有电流，没有电流，U0叫叫遏止电压遏止电压。2.1.3 量子假说依据之二：光电效应量子假说依据之二：光电效应 光的波粒二象性光的波粒二象性 早在1887年,德国物理学家赫兹第一个视察到用紫光照射的尖端放电特殊简
22、洁发生，这事实上是光电效应导致的.由于当时还没有电子的概念,所以对其机制不是很清晰.直到1897年汤姆逊发觉了电子.人们才留意到确定频率的光照射在金属表面上时,有大量电子从表面逸出，人们称之为光电效应。3、试验现象、试验现象(2)存在截止频率：存在截止频率：对某一种金属来说，只有对某一种金属来说，只有当入射光的频率大于某一频率当入射光的频率大于某一频率n n0时，电子才能时，电子才能从金属表面逸出，电路中才有光电流，这个频从金属表面逸出，电路中才有光电流，这个频率率n n0叫做截止频率叫做截止频率红限红限.(3)线性性：用不同频率的光照射金属线性性：用不同频率的光照射金属K的表的表面时，只要入
23、射光的频率大于截止频率，遏面时，只要入射光的频率大于截止频率，遏止电势差与入射光频率具有线性关系。止电势差与入射光频率具有线性关系。红限频率红限频率(1)饱和光电流：饱和光电流：饱和光电流强度与入射光强度成正比。饱和光电流强度与入射光强度成正比。U0312UIIS0NaCaO2.01.06.08.010.00102|US|光电效应光电效应(1)经典认为光强越大，饱和电流应当大，光电子的初动经典认为光强越大，饱和电流应当大，光电子的初动能也该大。但试验上饱和电流不仅与光强有关而且与频能也该大。但试验上饱和电流不仅与光强有关而且与频率有关，光电子初动能也与频率有关。率有关，光电子初动能也与频率有关
24、。4、经典理论的困难、经典理论的困难(2)只要频率高于红限，既使光强很弱也有光电流；频率只要频率高于红限，既使光强很弱也有光电流；频率低于红限时，无论光强再大也没有光电流。而经典认为低于红限时，无论光强再大也没有光电流。而经典认为光电效应不应与频率有关。光电效应不应与频率有关。(4)瞬时性。经典认为光能量分布在波面上，吸取能量瞬时性。经典认为光能量分布在波面上，吸取能量要时间，即需能量的积累过程。要时间，即需能量的积累过程。(4)瞬时性：无论入射光的强度如何，只要其频率大于瞬时性：无论入射光的强度如何，只要其频率大于截止频率，则当光照射到金属表面时，几乎马上就有截止频率，则当光照射到金属表面时
25、，几乎马上就有光电子溢出（延迟时间约为光电子溢出（延迟时间约为10-9s）(3)即使入射光频率很低即使入射光频率很低,只要照射时间足够长也有光电效应只要照射时间足够长也有光电效应,不应有截止频率不应有截止频率.二、二、光子光子 爱因斯坦方程爱因斯坦方程2、光电效应的爱因斯坦方程、光电效应的爱因斯坦方程3、光电效应说明、光电效应说明(1)饱和光电流强度与光强成正比饱和光电流强度与光强成正比：对于给定频率的光束来说，光的强度越大，表示光对于给定频率的光束来说，光的强度越大，表示光子的数目越多，光电子越多，光电流越大。子的数目越多，光电子越多，光电流越大。1905年年3月月,发表论文发表论文.指出光
26、的传指出光的传播过程可用空间连续函数播过程可用空间连续函数描述描述,但光的产生和转化但光的产生和转化过程不适用波动理论过程不适用波动理论1、爱因斯坦光子假说、爱因斯坦光子假说1.一束光是一粒一粒以光速一束光是一粒一粒以光速 C 运动的粒子流。这些运动的粒子流。这些粒子称为光量子，也称光子。粒子称为光量子，也称光子。2.光与物质的作用是光子与微观粒子的作用光与物质的作用是光子与微观粒子的作用,频率频率为为光子的能量为光子的能量为=h，不行分割，不行分割,只能整个被吸只能整个被吸取或辐射取或辐射,频率不同，光子的能量则不同频率不同，光子的能量则不同.3.单色光的能流密度单色光的能流密度(光强光强)
27、:单位时间垂直通过单单位时间垂直通过单位面积的光能与频率位面积的光能与频率、光子数、光子数N的关系为的关系为:S=N h.(2)红限频率的存在红限频率的存在：当入射光频率低于红限频率当入射光频率低于红限频率n n0，hn nA/h），以致每个光子的能量），以致每个光子的能量足够大，电子才能克服逸出功而逸出金属表面。所以红限足够大，电子才能克服逸出功而逸出金属表面。所以红限频率频率n n=A/h；(3)截止电压与频率成线性关系截止电压与频率成线性关系(4)光电效应的瞬时性：光电效应的瞬时性：当电子一次性地吸取了一个光子后，当电子一次性地吸取了一个光子后，便获得了便获得了 hn 的能量而马上从金属
28、表的能量而马上从金属表面逸出，没有明显的时间滞后。面逸出，没有明显的时间滞后。以以Huggens为代表的波动说（为代表的波动说（1690年）年）光的本质相识历史光的本质相识历史:以以Newton为代表的微粒说（为代表的微粒说（1680年）年）Maxwell在十九世纪证明光是一种电磁波在十九世纪证明光是一种电磁波Einstein在二十世纪初提出光具有波粒二象性在二十世纪初提出光具有波粒二象性光的波粒二象性光的波粒二象性三、光的波粒二象性三、光的波粒二象性密立根密立根1916年的试验，证明白光子论的正确性，并求得年的试验，证明白光子论的正确性，并求得h=6.57 10-34 焦耳焦耳秒。光的波动性
29、（秒。光的波动性（p）和粒子性（）和粒子性（）是通过普朗克常数联系在一起的。是通过普朗克常数联系在一起的。相对论质能关系：相对论质能关系：光子的质量：光子的质量：因为因为：光子的动量：光子的动量：光既具有粒子性，又具有波动性，即具有波粒二象性光既具有粒子性，又具有波动性，即具有波粒二象性本节课驾驭内容本节课驾驭内容H原子光谱的原子光谱的5个线系个线系里德堡公式里德堡公式概念：概念：H、系限、系限、线线系系 2.2玻尔模型 将行星模型用于原子世界，虽然都受反平方有心力支配但电子带-e电荷，轨道加速运动会向外辐射电磁能，这样电子将会在10-9s时间内落入核内，正负电荷中和，原子宣告崩溃(塌缩)。但
30、现实世界原子是稳定的。原子结构及其稳定性是令人困惑的一大难题。玻尔深信量子化这一新概念，特殊是当它看到巴耳末氢光谱公式后，原子内部结构全然呈现在他们想象中。玻尔的氢原子理论，可分三部分 1.定态假设 2.频率条件 3.角动量量子化和能量量子化玻尔基本假设玻尔基本假设(1913年年)(1)(1)定态定态定态定态（stationary statestationary state）假设假设假设假设电子只能在一系列分立的轨道上绕核运动，且不辐射电电子只能在一系列分立的轨道上绕核运动，且不辐射电电子只能在一系列分立的轨道上绕核运动，且不辐射电电子只能在一系列分立的轨道上绕核运动，且不辐射电磁波，能量稳定
31、。磁波，能量稳定。磁波，能量稳定。磁波，能量稳定。电子轨道和能量分立电子轨道和能量分立电子轨道和能量分立电子轨道和能量分立(2)(2)频率假设频率假设频率假设频率假设吸取吸取吸取吸取放射放射放射放射原子在不同定态之间跃迁，以电磁原子在不同定态之间跃迁，以电磁原子在不同定态之间跃迁，以电磁原子在不同定态之间跃迁，以电磁辐射形式吸取或放射能量。辐射形式吸取或放射能量。辐射形式吸取或放射能量。辐射形式吸取或放射能量。频率条件频率条件频率条件频率条件吸取吸取吸取吸取吸取吸取吸取吸取hn跃迁频率：跃迁频率：跃迁频率：跃迁频率：一个硬性的规定常常是在建立一个新理一个硬性的规定常常是在建立一个新理论起先时所
32、必需的。论起先时所必需的。(3)(3)角动量量子化假角动量量子化假角动量量子化假角动量量子化假设设设设 为保证定态假设中能量取不连续值，必须 取不连续值，如何做到？玻尔认为：符合经典力学的一切可能轨道中，只有玻尔认为：符合经典力学的一切可能轨道中，只有那些角动量为那些角动量为 的整数倍的轨道才能实际存在。的整数倍的轨道才能实际存在。三、关于氢原子的主要结果三、关于氢原子的主要结果1 1、量子化轨道半径、量子化轨道半径圆周运动：电子定态轨道角动量满足量子化条件：氢原子玻尔半径氢原子玻尔半径氢原子玻尔半径氢原子玻尔半径轨道量子化轨道量子化电电子子的的轨轨道道半半径径只只能能是是 ，等等玻玻尔尔半半
33、径径的的整整数数倍倍，即轨道半径是量子化的。即轨道半径是量子化的。电子的轨道运动速度：精细结构常数：精细结构常数：精细结构常数：精细结构常数：有用的组合常数：2 2、量子化能量、量子化能量能量的数值是分立的，能量量子化 氢原子能级图氢原子能级图激激发发态态基态基态自自由由态态基态基态基态基态（ground stateground state）激发态激发态激发态激发态（excited stateexcited state）电离能：将一个基态电子电离至少须要的能量。对氢,13.59eV.结合能：对氢原子对氢原子对氢原子对氢原子（理论值）（理论值）（理论值）（理论值）（试验值）（试验值）（试验值）（试验值）3 3、氢原子光谱、氢原子光谱赖曼系赖曼系赖曼系赖曼系巴耳末系巴耳末系巴耳末系巴耳末系帕邢系帕邢系帕邢系帕邢系电子轨道电子轨道电子轨道电子轨道4 4、非量子化轨道跃迁、非量子化轨道跃迁连续谱的形成连续谱的形成 连续谱是由自由电子与氢离子结合形成氢原子时产生的光谱。俘获前：俘获后：电子处于氢原子某一能量状态，削减的能量以光子的形式辐射，频率连续分布频率连续分布频率连续分布频率连续分布,在线系在线系在线系在线系限的短波方向。限的短波方向。限的短波方向。限的短波方向。