波爾理論(波爾理論很好的解釋了氫原子光譜)

1. 波爾理論

1. 波爾理論

一、1922年,波爾因?qū)ρ芯吭拥慕Y(jié)構(gòu)和原子的輻射所做得重大貢獻(xiàn)而獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。二、1927年初,海森堡、玻恩、約爾丹、薛定諤、狄拉克等成功地創(chuàng)立了原子內(nèi)部過程的全新理論量子力學(xué),波爾對(duì)量子力學(xué)的創(chuàng)立起了巨大的促進(jìn)作用。三、1943年波爾被任命為英國的顧問與查德威克等一批英國原子物理學(xué)家遠(yuǎn)涉重洋去了美國,參加了制造原子彈的曼哈頓計(jì)劃。波爾由于擔(dān)心德國率先造出原子彈,給世界造成更大的威脅,所以也和愛因斯坦一樣,以科學(xué)顧問的身分積極推動(dòng)了原子彈的研制工作。

2. 波爾理論很好的解釋了氫原子光譜

2. 波爾理論很好的解釋了氫原子光譜

波爾的解釋是一種對(duì)氫原子光譜的半經(jīng)典解釋,結(jié)合了經(jīng)典的牛頓力學(xué)和“量子化”的思想,對(duì)于后來的量子力學(xué)有很大的啟發(fā)。由于當(dāng)時(shí)量子力學(xué)還處于萌芽時(shí)期,沒有完備的量子力學(xué)觀點(diǎn)和解釋,實(shí)際上連理論都不完備。所以波爾的解釋是對(duì)氫原子光譜的一種近似解釋,當(dāng)然在當(dāng)時(shí)已經(jīng)很了不起了,而且對(duì)氫原子的光譜做出了很好的解釋和預(yù)測。

但是這只是波爾的理論只對(duì)單個(gè)電子的氫原子有很好的結(jié)果,對(duì)于電子數(shù)多于一個(gè)的其他原子的光譜就存在很大的誤差,甚至完全不準(zhǔn)確了。

3. 波爾理論很好的解釋了多電子原子的光譜

波爾理論的軌道半徑量子化理論可以解釋氦原子光譜的

4. 波爾理論的優(yōu)缺點(diǎn)

? ? ? ?玻爾理論的基礎(chǔ)是普朗克的量子論和愛因斯坦的光子學(xué)說。

? ? ? ? 玻爾理論不但回答了氫原子穩(wěn)定存在的原因,而且還成功地解釋了氫原子和類氫原 子的光譜現(xiàn)象。氫原子在正常狀態(tài)時(shí),核外電子處于能量最低的基態(tài),在該狀態(tài)下運(yùn)動(dòng)的 電子既不吸收能量,也不放出能量,電子的能量不會(huì)減少,因而不會(huì)落到原子核上,原子不 會(huì)毀滅。當(dāng)氫原子從外界獲得能量時(shí),電子就會(huì)躍遷到能盤較高的激發(fā)態(tài),處于激發(fā)態(tài)的 電子不穩(wěn)定,就會(huì)自發(fā)地躍遷回能量較低的軌道,同時(shí)將能量以光的形式發(fā)射出來。由于 兩個(gè)軌道即兩個(gè)能級(jí)間的能量差是確定的,且軌道的能量是不連續(xù)的,所以發(fā)射出光的頻 率有確定值,而且是不連續(xù)的,因此得到的氫原子光譜是線狀光譜。

5. 玻爾理論內(nèi)容

原子能量的量子化假設(shè)、原子能級(jí)的躍遷假設(shè)、原子中電子運(yùn)動(dòng)軌道量子化假設(shè)。

6. 波爾理論主要內(nèi)容

尼爾斯·亨利克·戴維·玻爾,丹麥物理學(xué)家,哥本哈根大學(xué)碩士/博士,丹麥皇家科學(xué)院院士,曾獲丹麥皇家科學(xué)文學(xué)院金質(zhì)獎(jiǎng)?wù)?,英國曼徹斯特大學(xué)和劍橋大學(xué)名譽(yù)博士學(xué)位,1922年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

玻爾通過引入量子化條件,提出了玻爾模型來解釋氫原子光譜;提出互補(bǔ)原理和哥本哈根詮釋來解釋量子力學(xué),他還是哥本哈根學(xué)派的創(chuàng)始人,對(duì)二十世紀(jì)物理學(xué)的發(fā)展有深遠(yuǎn)的影響。

玻爾的核心理論是他提出的原子模型。

玻爾于1913年在原子結(jié)構(gòu)問題上邁出了革命性的一步,提出了定態(tài)假設(shè)和頻率法則,從而奠定了這一研究方向的基礎(chǔ)。玻爾指出:

①在原子系統(tǒng)的設(shè)想的狀態(tài)中存在著所謂的"穩(wěn)定態(tài)"。在這些狀態(tài)中,粒子的運(yùn)動(dòng)雖然在很大程度上遵守經(jīng)典力學(xué)規(guī)律,但這些狀態(tài)穩(wěn)定性不能用經(jīng)典力學(xué)來解釋,原子系統(tǒng)的每個(gè)變化只能從一個(gè)穩(wěn)定態(tài)完全躍遷到另一個(gè)穩(wěn)定態(tài)。

②與電磁理論相反,穩(wěn)定原子不會(huì)發(fā)生電磁輻射,只有在兩個(gè)定態(tài)之間躍遷才會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。輻射的特性相當(dāng)于以恒定頻率作諧振動(dòng)的帶電粒子按經(jīng)典規(guī)律產(chǎn)生的輻射,但頻率u與原子的運(yùn)動(dòng)并不是單一關(guān)系,而是由下面的關(guān)系來決定 h = E'-E"。這就是玻爾原子模型。

7. 玻爾理論的局限性包括

氫原子的玻爾模型,成功之處有:引入了量子化觀點(diǎn)---氫原子能量的不連續(xù)、電子軌道的不連續(xù)。  不成功之處有:過多保留經(jīng)典理論---牛頓運(yùn)動(dòng)定律、圓周運(yùn)動(dòng)、軌道。 注:實(shí)際上,氫原子中的電子是沒有軌道的,只有電子云,沒有電子軌道,而玻爾把電子出現(xiàn)概率較大的地方作為“軌道”。

8. 波爾理論的地位與不足

能級(jí)的概念 由波爾的理論發(fā)展而來的現(xiàn)代量子物理學(xué)認(rèn)為原子的可能狀態(tài)是不連續(xù)的,因此各狀態(tài)對(duì)應(yīng)能量也是不連續(xù)的。這些能量值就是能級(jí)。

由玻爾的理論發(fā)展而來的現(xiàn)代量子物理學(xué)認(rèn)為原子核外電子的可能狀態(tài)是不連續(xù)的,因此各狀態(tài)對(duì)應(yīng)能量也是不連續(xù)的。這些能量值就是能級(jí)。能級(jí)是用來表達(dá)在一定能層上(K、L、M、N、O、P、Q)而又具有一定形狀的電子云的電子。

9. 波爾理論的三個(gè)基本假設(shè)分別是什么?請(qǐng)簡要說明它們

1、定態(tài)假設(shè)。原子只能處于一系列不連續(xù)的能量的狀態(tài)中,在這些狀態(tài)中原子是穩(wěn)定的,這些狀態(tài)叫定態(tài)。原子的不同能量狀態(tài)跟電子沿不同的圓形軌道繞核運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng),原子的定態(tài)是不連續(xù)的,因此電子的可能軌道的分布也是不連續(xù)的,電子在這些可能的軌道上的運(yùn)動(dòng)是一種駐波形式的振動(dòng)。

2、躍遷假設(shè)。原子系統(tǒng)從一個(gè)定態(tài)過渡到另一個(gè)定態(tài),伴隨著光輻射量子的發(fā)射和吸收。輻射或吸收的光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差來決定,即hν=|E初-E末|。

3、軌道量子化。電子繞核運(yùn)動(dòng),其軌道半徑不是任意的,只有電子在軌道上的角動(dòng)量滿足下列條件的軌道才是可能的:mvr=nh/(2π) (n=1,2,3…)式中的n是正整數(shù),稱為量子數(shù);式中h為普朗克常數(shù),其約值為6.62607755x10的負(fù)34次方,單位是J`S。

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