氢原子结构学习教案.pptx

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1、会计学 1氢原子结构(jigu)第一页，共24 页。第2 页 共23 页粒子在一维无限深势阱内的概率分布：O an=1n=2n=3n=4O an=1n=2n=3n=4x x重要结论：式中EOan=1n=2n=3n=4x第1 页/共24 页第二页，共24 页。第3 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 页第三页，共24 页。第4 页 共23 页二、其他 二、其他(qt)(qt)势场中的粒 势场中的粒子 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

2、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 页第四页，共24 页。第5 页 共23 页2.一维有限(yuxin)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：x O ax xI 第4 页/共24 页第五页，共24 页。第6 页 共23 页第十九章第十九章 氢原子结构氢原子结构(jigu)(jigu)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2

3、0世纪20年代原子的量子模型人类对物质 人类对物质(wzh)(wzh)结构的认识 结构的认识古代中国 古代中国“五行说 五行说”：金、木、水、火、土：金、木、水、火、土 古希腊 古希腊“四根说 四根说”：火、水、土、气：火、水、土、气古希腊德谟克利特：古希腊德谟克利特：“原子论 原子论”1661 1661 年英国波意耳提出元素的概念 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 英国化学家道尔顿：原子是元素的最小单元 1869 1869 年俄国的门捷列夫发现了元素周期律 年俄国的门捷列夫发现了元素周期律第5 页/共24 页第六页，共24 页。第7 页 共23 页一、汤姆逊

4、原子 一、汤姆逊原子(yunz)(yunz)模型 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(zhngg)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”模型 1897年，汤姆孙发现了电子，指出“阴极射线”就是(jish)高速电子流。第6 页/共24 页第七页，共24 页。第8 页 共23 页二、卢瑟福原子 二、卢瑟福原子(yunz)(yunz)核式原子 核式原子(yunz)(yunz)模型 模型+-粒子(lz)散射MFDSR第7 页/共24 页第八页，共24 页。第9 页 共2

5、3 页 原子由原子核和核外电子构成，原子核带正电荷，占据整个原子的极小(j xio)一部分空间，而电子带负电，绕着原子核转动，如同行星绕太阳转动一样。原子原子(yunz)(yunz)的核式模型：的核式模型：1911年卢瑟福提出原子(yunz)的“有核结构模型”。第8 页/共24 页第九页，共24 页。第10 页 共23 页 第二节 第二节 原子光谱的实验 原子光谱的实验(shyn)(shyn)规律 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6562.84861.34340.54101.7HHHH巴尔末公式：第9 页/共24 页第十页，共24 页。第1

6、1 页 共23 页里德伯常数 RH=1.0967758107m-12.里德伯公式 氢原子光谱(gungp)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(bchng)最短的谱线）普方德系(远红外)第10 页/共24 页第十一页，共24 页。第12 页 共23 页3.氢原子光谱(gungp)的特征1)有确定波长(bchng)的分立谱线。2)各谱线间有一定(ydng)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 页第十二页，共24 页。第13

7、页 共23 页一、基本 一、基本(jbn)(jbn)实验 实验事实 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 二、经典理论的困难(kn nn)(kn nn)及玻尔的氢原 及玻尔的氢原子模型 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(lln)(lln)第12 页/共24 页第十三页，共24 页。第14 页 共23 页1)加速运动 辐射电磁波 E r 原子(yunz)不稳定！2)随r的变化(binhu)而连续变化(binhu),原子光谱应是连续谱！第13 页/共24 页第十四页，共24 页。第15 页 共23

8、 页三、玻尔理论 三、玻尔理论(lln)(lln)的基本 的基本假设 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(yndng)时不辐射电磁波。能级:第14 页/共24 页第十五页，共24 页。第16 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(fsh)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

9、/共24 页第十六页，共24 页。第17 页 共23 页四、玻尔的氢原子理论 四、玻尔的氢原子理论(lln)(lln)1)圆周量子化玻尔轨道氢原子 Z=1第16 页/共24 页第十七页，共24 页。第18 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 页第十八页，共24 页。第19 页 共23 页3)氢原子的分立(fn l)谱线第18 页/共24 页第十九页，共24 页。第20 页 共23 页五、玻尔理论 五、玻尔理论(lln)(lln)的成功与 的成功与缺陷 缺陷成功：1)提出的定态、轨道、能量量子化、

10、辐射跃迁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。3)再次验证了h 判据。玻尔定态能级验证实验：夫兰克赫兹实验4.9 9.8 19.6 14.7 0IV第19 页/共24 页第二十页，共24 页。第21 页 共23 页缺陷(quxin)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 页第二十一页，共24 页。第22页共23页精品(jn pn)课件！第21 页/共24 页第二十二页，共24 页。第23页共23页精品(jn pn)课件！第22 页/共24 页第二十三页，共24 页。第24 页 共23 页经典(jngdin)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(wl)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(gungp)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 页第二十四页，共24 页。