高二物理竞赛氢原子光谱和玻尔的量子论课件.pptx

《高二物理竞赛氢原子光谱和玻尔的量子论课件.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高二物理竞赛氢原子光谱和玻尔的量子论课件.pptx（15页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、119-4 氢原子光谱和玻尔的量子论氢原子光谱和玻尔的量子论 一、原子的核型结构模型及其与经典理论的矛盾一、原子的核型结构模型及其与经典理论的矛盾 汤姆孙模型汤姆孙模型卢瑟福的核型结构模型卢瑟福的核型结构模型经典物理学理论的两点结论：经典物理学理论的两点结论： (1) 原子不断地向外辐射电磁波，原子不断地向外辐射电磁波，随着电子运动轨道半径的不断随着电子运动轨道半径的不断减小，辐射的电磁波的频率将减小，辐射的电磁波的频率将发生连续变化；发生连续变化； (2) 原子的核型结构是不稳定结构，绕核旋转的电子原子的核型结构是不稳定结构，绕核旋转的电子最终将落到原子核上。最终将落到原子核上。 经典物理学

2、理论的上述结论是与实际情况不符的。原子发光经典物理学理论的上述结论是与实际情况不符的。原子发光的光谱是线光谱，而不是经典物理学理论所预示的连续谱。的光谱是线光谱，而不是经典物理学理论所预示的连续谱。 2二、氢原子光谱的规律性二、氢原子光谱的规律性 HHHH, 6 , 5 , 4 , 3 , 246.365222nnmnn5 , 4 , 3 , )121(122nnR172m100967758. 12BR 为里德伯常数为里德伯常数称为巴耳末系称为巴耳末系见光范围内氢原子光谱的四条谱线见光范围内氢原子光谱的四条谱线 波数波数紫外区、红外区和远红外区的谱线的波数紫外区、红外区和远红外区的谱线的波数

3、莱曼系莱曼系 (), ,Rnn1112 3223帕邢系帕邢系 (), ,Rnn1314 522布拉开系布拉开系 (), ,Rnn1415622普丰德系普丰德系 (), ,Rnn1516 722将上述五个公式综合为一个公式：将上述五个公式综合为一个公式： )(2211nkRkn也可以写为也可以写为 ( )( )knT kT n其中其中 22nRnTkRkT)(,)(光谱项光谱项 把对应于任意两个不同整数的光谱项合并起来组成把对应于任意两个不同整数的光谱项合并起来组成它们的差，便得到氢原子光谱中一条谱线的波数，它们的差，便得到氢原子光谱中一条谱线的波数，这个规律称为这个规律称为组合原理组合原理。

4、4三、玻尔的量子论三、玻尔的量子论 玻尔量子论的三个假设：玻尔量子论的三个假设： 1 定态假设定态假设：原子处于一系列不连续的原子处于一系列不连续的稳定状态稳定状态。具有一定的能量、不辐射电磁波。具有一定的能量、不辐射电磁波。BAEEh 3 跃迁假设跃迁假设2 角动量量子化角动量量子化3 , 2 , 12nhnvrmLe对于氢原子，对于氢原子，由库仑定律和牛顿第二定律，得由库仑定律和牛顿第二定律，得ermvr20224e轨道半径和运动速率轨道半径和运动速率为为rh nm en0222evehnn2025玻尔半径玻尔半径m1029177249. 5112e2010emhra氢原子系统的总能量氢原

5、子系统的总能量 22204e022e8421nhemrevmEn电子由电子由n跃迁到跃迁到k(n)时，发出光子的频率为时，发出光子的频率为 )(223204e118nkhemhEEknkn对应的波数为对应的波数为 )()(22223204e11118nkRnkchemcknkn6式中式中 chemR3204e8代入数据，得代入数据，得R =1.097373 107 m-1 此理论值与里德伯常量的实验值符合得很好。此理论值与里德伯常量的实验值符合得很好。 尽管玻尔的量子理论在氢原子问题上取得了很大尽管玻尔的量子理论在氢原子问题上取得了很大 成功，但是由于这个理论是经典力学与量子化条件成功，但是由

6、于这个理论是经典力学与量子化条件 相结合的产物，必然存在自身无法克服的局限性。相结合的产物，必然存在自身无法克服的局限性。 所以，它必定要被另一新的理论所以，它必定要被另一新的理论 量子力学量子力学所取代。所取代。 7点击深色键返回原处点击深色键返回原处(N.H.Bohr , 18851962)1Q1 Q22S2S2 Q1 Q23Q1 Q22S 2S4 Q1 Q21 2 3 4Q1Q2R1R2Qqr211q4R4R2q2 2 2334R q Q电容电容UABq0C 21C C Cd平行板电容器平行板电容器: CS球形电容器球形电容器:C1C2C1 C2C21212CU2CQ 2QUW电容能量：

7、电容能量： Wb Wa12R R柱形电容器柱形电容器: C4R1R2RBC 2Lln RA串联串联:定义：定义：并联并联:外力作功：外力作功：A外内球接地，内球接地，Vr=0：注意内球接地并不意味着电量为零注意内球接地并不意味着电量为零若此时拿走导线，且内球接地，则内球若此时拿走导线，且内球接地，则内球 q是多少？是多少？1o12q q QqqVr 4( r RR) 0q r(q Q)Q q qR12R rqqq(1 11) q Q 0rR1R2R2设球壳很薄设球壳很薄R1=R2=R,则：则：R2ooRR1( q q q q Q ) (q Q) (R r )V 4RRR4有有S解解:（1）分别

8、过图中）分别过图中1、2两点作同心球形高斯面，两点作同心球形高斯面， 根据高斯定理，根据高斯定理， D dS Q Q Q21RR23Rr12221r QD 4r Q; D 4Q D1 D2 11 E 20224r 2D Q 4r 2QD40r E 各量的方向均由球心沿矢径向外。各量的方向均由球心沿矢径向外。R3R2R3R1R1R21)1) U E dl E1 dl E2 dlR240R2R3Q(1Q(140 rR120R1 R2 R3Ur R (R R ) R (R R )321r13C Q 4 11112132021Q2Q20rEW QU 8 ( R R) 8( R R)1.如图所示，有一接

9、地的金属球，用一弹簧吊起，金属如图所示，有一接地的金属球，用一弹簧吊起，金属 球原来不带电球原来不带电.若在它的下方放置一电量为若在它的下方放置一电量为q的点电荷的点电荷.则则A.只有当只有当q为正时，金属球才下移为正时，金属球才下移. B.只有当只有当q q为负时，金为负时，金属球才下移属球才下移. . C.无论无论q q是正是负，金属球都下移是正是负，金属球都下移. . D.无无论论q q是正是负，金属球都不动是正是负，金属球都不动. .C练习题练习题2.当一个带电导体达到静电平衡时，当一个带电导体达到静电平衡时， A.表面上电表面上电荷密度较大处电势较高荷密度较大处电势较高.B.B.表面曲率较大处电势较高表面曲率较大处电势较高.C.C.导体内部的电势比导体表面的电势高导体内部的电势比导体表面的电势高.D.D.导体内任一点与其表面上任一点的电势差为零导体内任一点与其表面上任一点的电势差为零.D3. 一无限大均匀带电平面一无限大均匀带电平面A，其附近放一与它平行，其附近放一与它平行 且有一定厚度的无限大平面导体板且有一定厚度的无限大平面导体板B，如图所示，如图所示.已已 知知A上的电荷面密度为上的电荷面密度为+，则在导体板，则在导体板B的两个表的两个表 面面1和和2上感应电荷面密度为上感应电荷面密度为2221221C. 1 B. 1 ， 1 A. ， 12D. ， 012 B