特征: ①不连续的、线状的; ②是很有规律的。
16
氢原子光谱由五组线系 组成, 任何一条谱线的波数 (wave number)都满足简单的 经验关系式:
1 1 R 2 2 n n2 1 ~
名字
n1
1 2 3 4 5
n2
2, 3, 4,… 3, 4, 5,… 4, 5, 6,… 5, 6, 7,… 6, 7, 8,…
Bohr
Bohr在
模型的建立
Bohr’s model
的基础上，建 立了Bohr理论
Bohr模型的建立
爱因斯坦的光子学说 普朗克的量子化学说 氢原子的光谱实验 卢瑟福的有核模型
Bohr model
波粒二象性
19
Bohr
理论的主要内容
Bohr’s model
★关于固定轨道的概念 玻尔模型认为, 电子件的轨道：电子的轨道 角动量L只能等于h/(2)的整数倍：
微观粒子电子：
m 9.10 10
31
kg, v 10 ~ 10 m.s
6
7
1
6 1 10 m h 10 m s , 7.36 10 由 7 1 9 m 10 m s , 7.36 10 m
宏观物体子弹： = 1.0 ×10-2 kg, ν = 1.0 × 103 m ∙ s-1, m
1.0073
1.0087 5.486×10–4 (氦原子的核) (原子核射出的e-) (原子核射出的电磁波 )
电荷/e –1 ＋1 0 ＋1 ＋2 –1 0
4
夸克
根据 1961 年由盖尔-曼（Gell M-Mann）建立的新模型， 质子和中子都是由更小的粒子夸克组成的， 但现有的理论还不 能预言(当然更不用说从实验上证明)电子是可分的。 某些最重要的夸克
34
1 1 J s 10 2 2 s n n2 1
15
-1
2.179 10
18
1 1 1 1 2 2 J R H 2 2 n n n2 n2 1 1
18
R H : Rydberg 常数
Plank 的量子论 波的微粒性 Einstein 的光子学说 电子微粒性的实验
导致了人们对 波的深层次认识，产 生了讨论波的微粒性 概念为基础的学科 量子力学(quantum mechanics）。
钱币的一面已被翻开！
另一面谁来翻开？
11
微粒的波动性
微粒波动性的直接证据 — 光的衍射和绕射
将经典物理学概念推到前所未有的尴尬
境地。
会不会？！
7
波的微粒性
电磁波是通过空间传播的能量。可见光只不过是电磁波的 一种 。
电磁波在有些情况下表现出连续波的性质，另一些情况下 则更像单个微粒的集合体，后一种性质叫作波的微粒性。
8
Plank 公式
1900年, 普朗克 (Plank M) 提出著名的普朗克方程：E = hv式中的h叫普朗克常量(Planck constant), 其值为 6.626×10-34 J· s。 普朗克认为, 物体只能按hv的整数倍(例如1hv, 2hv, 3hv等 )一份一份地吸收或释出光能, 而不可能是0.5 hv, 1.6 hv, 2.3 hv 等 任 何 非 整 数 倍 。 即 所 谓 的 能 量 量子化概念。 普朗克提出了当时物理学界一种
本章教学要求
1．初步了解原子核外电子运动的近代概念、原子能级、 波粒二象性、原子轨道和电子云概念。
2．了解四个量子数对核外电子运动状态的描述，掌握
四个量子数的物理意义、取值范围。 3．熟悉 s、p、d 原子轨道的形状和方向。 4．理解原子结构近似能级图，掌握原子核外电子排布
的一般规则和s、p、d、f 区元素的原子结构特点。
23
Bohr理论的不足之处
Bohr’s model
● 不能解释氢原子光谱
的精细结构
● 不能解释氢原子光谱
在磁场中的分裂
● 不能解释多电子原子
的光谱
24
Question 3
Solution
请计算氢原子的第一电离能是多少？
E E E1 hv v 3.289 10
15
(
1 1
2
1.2
1. 所有原子都有一个核即原子核(nucleus)； 2. 核的体积只占整个原子体积极小的一部分； 3. 原子的正电荷和绝大部分质量集中在核上；
4. 电子像行星绕着太阳那样绕核运动。
6
在对粒子散射实验结果的解释上, 新模型的成功是显而易见
的, 至少要点中的前三点是如此。
根据当时的物理学概念, 带电微粒 在力场中运动时总要产生电磁辐射并逐 渐失去能量, 运动着的电子轨道会越来 越小, 最终将与原子核相撞并导致原子 毁灭。由于原子毁灭的事实从未发生,
5．会从原子的电子层结构了解元素性质，熟悉原子半 径、电离能、电子亲和能和电负性的周期性变化。
1
第六章 物质结构基础
亚原子粒子 Subatomic particles 波粒二象性 — 赖以建立现代模型的量子力学 概念 Wave-particle duality — a fundamental concept of quantum mechanics 氢原子结构的量子力学模型 — 波尔模型 The quantum mechanical model of the structure of hydrogen atom —Bohr’s model 原子结构的波动力学模型 The wave mechanical model of the atomic structure 多电子原子轨道的能级 Energy level in polyelectronic atoms 基态原子的核外电子排布 Ground-state electron configuration 元素周期表 The periodic table of elements 原子参数 Atomic parameters
3
亚原子粒子
人们将组成原子的微粒叫亚原子粒子。亚原子粒子 曾经也叫基本粒子, 近些年越来越多的文献就将其叫粒 子。迄今科学上发现的粒子已达数百种之多。 与化学相关的某些亚原子粒子的性质
名称 电子 质子 中子 正电子 α 粒子 β 粒子 γ 光子 符号 e– p
n e+ α β γ 质量/u 5.486×10–4
全新的概念, 但它只涉
9
及光作用于物体时能量的传递过程(即吸收或释出)。
光电效应
1905年, 爱因斯坦(Einstein A)成功 地将能量量子化概念扩展到光本身,解 释了光电效应(photoelectric effect) 。 爱因斯坦认为, 入射光本身的能量也按普朗克方程量子化 , 并将这一份份数值为1hv的能量叫光子(photons), 一束光线 就是一束光子流. 频率一定的光子其能量都相同, 光的强弱 只表明光子的多少, 而与每个光子的能量无关。 爱因斯坦对光电效应的成功解释最终使光的微粒性为人 们所接受。 10
德布罗依关系式 — 一个伟大思想的诞生
德布罗依1924 年说：
h / mv h / p
34 ― 过去，对光过 h 6.626 10 J s 分强调波性而忽 视它的粒性；现在对 h 为Planck 常量 电子是否存在另一种倾向 ，即过分强调它的粒性而 著名的德布罗依关系式 忽视它的波性。”
22
Bohr理论的成功之处
Bohr’s model
● 解释了 H 及 He+、Li2+、B3+ 的原子光谱
波型
计算值 /nm 实验值 /nm
Hα
656.2 656.3
Hβ
Hγ
Hδ
410.1 410.2
486.1 434.0 486.1 434.1
● 说明了原子的稳定性 ● 对其他发光现象（如Ｘ射线的形成）也能解释 ● 计算氢原子的电离能
如：对于Balmer线系的处理
v 3.289 10 (
15
Lyman 系 Balmer系 Paschen系 Brackett系 Pfund系
1 2
2

1 n
)s 2
1
n=3 n=4 n=5 n=6
红 青 蓝紫 紫
（Hα） （Hβ ） （ Hγ ） （Hδ ）
17
E hv 6.626 10
能量量子化概 念）为基础建 立了氢原子模 型。 薛定谔等 则以微粒波动
性为基础建立
起原子的波动 力学模型。
15
1.3 氢原子结构的量子力学模型：玻 尔模型 The quantum mechanical model of the structure of hydrogen atom —Bohr’s model
名称 下夸克 上夸克 奇夸克 粲夸克 底夸克 顶夸克
符号
电荷 质量
d
-1/3
u
+2/3
s
-1/3
c
+2/3
b
-1/3
t
+2/3 质子的 200倍 1995
5
均为质子的1/100或1/200 1974 1977
发现年代
波粒二象性 —— 赖以建立现代模型的量 子力学概念
经典物理学概念面临的窘境
18
J/n
2
2.179 10 n
2
18
J （氢原子其他能级的能量）
25
1.4 原子结构的波动力学模型 The wave mechanical model of atomic structure
1.4.1 不确定原理和波动力学的轨道 Uncertainty principle and orbital on the wave mechanical model 1.4.2 描述电子运动状态的四个量子数 Four quantum nummers defining the movement state of electron