氢原子结构学习.pptx
第1页 共23页粒子在一维无限深势阱内的概率分布：Oan=1n=2n=3n=4Oan=1n=2n=3n=4xx重要结论：式中EOan=1n=2n=3n=4x第1页/共24页第2页 共23页二、势垒二、势垒 隧道效应隧道效应势函数：0 xaOaU0 x隧道效应：总能量E小于势垒高度U0的粒子也有可能贯穿势垒，到达另侧贯穿系数：第2页/共24页第3页 共23页二、其他势场中的粒子二、其他势场中的粒子1.一维简谐振子简谐振子势函数 量子力学求解结果：微观粒子在这种势场中运动时所具有的能量为 ，其能量、波函数的分布曲线具有这样形式：零点能 ，这正是不确定关系所要求的。第3页/共24页第4页 共23页2.一维有限深势阱粒子的波函数及概率密度分布曲线如下：x 对于一个非无限深势阱，在阱内其能量仍是非连续的正旋解(阱边不一定降为零)，波函数具有这样的分布形式：、区：区：xOaxxI第4页/共24页第5页 共23页第十九章 氢原子结构第一节第一节 原子的核式结构原子的核式结构原子模型三步曲：1903年经典模型1911年卢瑟福行星模型20世纪20年代原子的量子模型人类对物质结构的认识人类对物质结构的认识人类对物质结构的认识人类对物质结构的认识古代中国“五行说”：金、木、水、火、土 古希腊“四根说”：火、水、土、气古希腊德谟克利特：“原子论”1661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 1869年俄国的门捷列夫发现了元素周期律第5页/共24页第6页 共23页一、汤姆逊原子模型一、汤姆逊原子模型-1903年，J.J.汤姆孙提出原子结构模型：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，汤姆孙发现了电子，指出“阴极射线”就是高速电子流。第6页/共24页第7页 共23页二、卢瑟福原子核式原子模型二、卢瑟福原子核式原子模型+-粒子散射粒子散射MFDSR第7页/共24页第8页 共23页 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：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”。第8页/共24页第9页 共23页 第二节第二节 原子光谱的实验规律原子光谱的实验规律光谱强度随波长的分布图线状谱带状谱连续谱 原子光谱 分子光谱 固体光谱1.巴尔末系6562.84861.34340.54101.7H H H H 巴尔末公式：第9页/共24页第10页 共23页里德伯常数 RH=1.0967758107m-12.里德伯公式 氢原子光谱的普遍公式赖曼系(紫外)巴尔末系(可见光)帕邢系(红外)布喇开系(远红外)n,该谱线系的线系限（波长最短的谱线）普方德系(远红外)第10页/共24页第11页 共23页3.氢原子光谱的特征1)有确定波长的分立谱线。2)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 里兹并合原理T()称为光谱项 由此预言更大范围内光谱系的存在，构成了整个原子光谱。第11页/共24页第12页 共23页一、基本实验事实一、基本实验事实1)卢瑟福原子有核模型。2)原子结构是稳定的。3)原子的分立光谱。二、经典理论的困难及玻尔的氢原子模型二、经典理论的困难及玻尔的氢原子模型玻尔的原子模型+Ze-v 第三节第三节 玻尔的氢原子理论玻尔的氢原子理论第12页/共24页第13页 共23页1)加速运动 辐射电磁波 E r 原子不稳定！2)随r的变化而连续变化,原子光谱应是连续谱！第13页/共24页第14页 共23页三、三、玻尔理论的基本假设玻尔理论的基本假设2)量子化条件(定态条件)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条件：1)定态假设 原子系统只存在一系列不连续的能量状态(定态)，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。能级:第14页/共24页第15页 共23页3)频率假设原子从一个定态 E2跃迁到另一定态E1时，将辐射电磁波，电磁波的频率由下式决定跃迁：原子体系在两个定态之 间发生跃迁时，要发射 或吸收光子，其频率由 两定态的能量差决定EnEm第15页/共24页第16页 共23页四、四、玻尔的氢原子理论玻尔的氢原子理论1)圆周量子化玻尔轨道氢原子 Z=1第16页/共24页第17页 共23页2)能量量子化氢原子 Z=1n=1 En=-13.6eV 基态n ,En0束缚态En0电子被电离n E 第17页/共24页第18页 共23页3)氢原子的分立谱线第18页/共24页第19页 共23页五、五、玻尔理论的成功与缺陷玻尔理论的成功与缺陷成功：成功：1)提出的定态、轨道、能量量子化、辐射跃迁提出的定态、轨道、能量量子化、辐射跃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第19页/共24页第20页 共23页缺陷1)不能预言光谱线的强度。2)不能解释谱线的非周期性。3)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。原因：带有经典的残余玻尔理论是半经典、半量子化的理论第20页/共24页第21页共23页精品课件！第21页/共24页第22页共23页精品课件！第22页/共24页第23页 共23页经典物理在解释热辐射上的困难 普朗克能量子论 1900年经典物理在解释光电效应上的困难 爱因斯坦光量子论 1905年经典物理在解释氢光谱上的困难 玻尔氢原子理论1913年旧量子论半经典、半量子过渡性理论，已被量子力学所取代。玻尔氢原子理论在物理学史上曾起重要作用。第23页/共24页第24页 共23页感谢您的观看。第24页/共24页
