2. 氢原子光谱实验规律
• 线状光谱
• 五个线系：赖曼系、巴尔末系、帕邢系、布喇开系和
普芳德系等
• •
谱线的波数归结为广义巴尔末公式
氢原子光谱项
T (n)
RH n2
~
RH
(
1 k2
1 n2
)
• 并合原则 ~ T (k) T (n)
学习指导
原子光谱是线状谱？广义巴尔末公式中的正整数代表了原子内部哪些信息？
• 为什么？
一、玻尔基本假设
•巴斯德说： 在观察的领域中机 遇只偏爱那种有准备的头脑。
•爱因斯坦说：想象力比知识
更重要，因为知识是有限的， 而想象力概括着世界上的一切， 推动着进步，并且是知识进化 的源泉。严格地说，想象力是 科学研究中的实在因素。
• 玻尔(N. H. D. Bohr,1885-1962)
2.玻尔基本假设
定 原子中存在一系列不连续的稳定状
态 假
态,简称定态。这些定态各与一定的 能量E1,E2相对应，在这些定态 下，电子虽作加速运动，但不向外
设 辐射能量。
频 原子从一个能量Ei的定态跃迁到能
率 条 件
量Ej的定态时，会发出（或吸收） 一个光子，这个光子的频率满足 下列关系：
h Ei E j
恩格斯 说：只 要自然 科学在 思维着， 它的发 展形式 就是假 说。
圆轨道量 子化条件
处于定态时，电子绕核运 动的角动量, 必须满足:
h 导
•定态假设回答了原子的哪些问题？（原子稳定性） •频率条件回答了原子的哪些问题？（原子发光）
量子史话
• 1900年普朗克发表了著名的量子假说，但 当时很少有人注意他的文章，更不用说理 解它了，就连普朗克本人也不喜欢自己的 “量子”。他与很多人一起想把量子纳入 经典轨道。可是，爱因斯坦却认真对待这 一革命性的观念。他在提出狭义相对论的 同年（1905年）明确提出了光量子的概念。 无独有偶，爱因斯坦的论文同样不受名人 的重视；甚至到了1913年德国最著名的四 位物理学家（包括普朗克在内）在一封信 中还把爱因斯坦的光量子概念说成是“迷 失了方向”。可是，当时年仅28岁的丹麦 物理学家N.玻尔却创造性地把量子的概念 用到了人们持怀疑的卢瑟福原子结构模型， 连续发表了三篇关于原子结构和光谱的文 章，解释近30年的光谱之迷。
哥本哈根大学哲学博士,曾赴英深造,回 国后任哥本哈根大学教授及理论物理研 究所所长,丹麦原子能委员会主席, 丹麦 皇家科学院院长.1913年提出氢原子结 构和氢光谱理论,稍后又提出“对应原 理”,对量子论和量子力学的建立起到 了重要作用.1927年提出“互补原理”. 在原子核反应理论及解释重核裂变有突 出贡献.曾提出核的液滴模型和复合核 的概念.1922年获诺贝尔物理学奖.以他 为首的哥本哈根学派对量子力学作出了 与爱因斯坦和薛定谔等人不同观点的基 本解释.著有《光谱和原子构造理论》 和《原子论和自然界的描述》等著作.
1900年12月14
日，在柏林德国 物理学的一次会 议上报告了他的 成果，这一天被 定为量子论的生 日。1918年获诺 贝尔物理学奖。 1900年定为量子 诞生之年。
（2）爱因斯坦光量子假设
—解释和说明光电效应的实验规律
光的辐射也是一束一束地聚集
成量子的形式存在的，它们以
能量子的形式在空间传播，在
氢原子光谱的实验规律
Hα
H
HH
波长埃
6563
4861
4341 4102
巴尔末线系的前4条谱线
•经典物理无法解释原子发光问题！！
• 以氢原子为例，经典电动力学认为，原子 的发光频率等于电子绕原 子核运动的运动 频率或基频的整数倍.
• 事实上氢原子光谱是线状谱，分五个线系.
• 经典物理无法作出解释 ！！
（1）普朗克黑体辐射理论 —解决了黑体辐射的紫外灾难问题
黑体是由带电的线性谐振子 所组成，这些谐振子的能量是 不能连续变化的，只能取一些 分立值,这些分立值是最小能量 0 的整数倍，即 0 , 20、 3 0 ……称为谐振子的能级。频 率为的谐振子的最小 能量 0 =hν 称为能量子。黑体在辐射 和吸收能量时是以能量子的形 式进行的。
真空中以光速运行。在光与物
质相互作用时，它们一束一束
地被发射和吸收。频率为
的单色光其一束的能量
E h 为
，这一束称为光量子，
简称光子。
1905年时的爱因斯坦，当 时是他的多产时期。1921 年获诺贝尔物理学奖。
学习指导：
1.简述黑体辐射的实验规 律和普朗克量子化假设的 内容，并导出普朗克黑体 辐射公式.
国江
家 兴 旺 发 达
创 新 是 一 个
泽 民 说 ：
的民
不族
竭的
动灵
力魂
。，
是
一
个
1.实验基础
• 原子光谱的实验规律 • 卢瑟福原子的核式结构模型 • 普朗克黑体辐射理 论和爱因斯坦 的光量子假说.
自学指导：
1.简述氢原子光谱的实验规律. 2.卢瑟福原子的核式结构模型提出的实验依据是什 么？ 3.简述普朗克量子化假设和爱因斯坦的光量子假说
•经典物理无法解释原子稳定性问题！！
• 按照卢瑟福原子模型电子绕核运动，有加速度，将向 外释放电磁能量，半径减少，最后沿一条螺旋线坠落 到原子核上，原子将坍塌，成为不稳定的体系，原子 光谱是连续谱。事实上原子是稳定的，原子光谱是线 状谱。 这与实验不符. 经典物理遇到了困难！！
•经典物理无法作出解释·！！ ？
2.试用爱因斯坦光量子假 设解释光电效应的实验规 律.
2. 卢瑟福原子有核模型
1909年汤姆逊的 学生卢瑟福通过 实验否定了汤姆 逊模型,建立了卢
瑟福原子模型。
卢瑟福（1871—— 1937）
新西兰人，历任加 拿大麦吉尔大学、 英国曼彻斯特维多 利亚大学教授、剑 桥大学卡文迪许实 验室主任、英国皇 家学会会长。1902 年获诺贝尔化学奖。
博
教
学 而 笃
学 为
志
本
，
，
切
质
问 而 近
量 立
思
校
。
。
玻尔氢原子理论
一、背景知识
1.量子物理的诞生
19世纪末在西欧的一次新年聚餐会上开尔文致辞时说，整个物理学大 厦已经建立起来了，后人只不过对这座大厦做些修修补补的工作而已。 在物理学家庆幸物理学大厦竣工的同时，开尔文曾忧心忡忡地讲，在 晴朗的物理学天空中还漂浮着两朵令人不安的小小乌云。然而就是这 两朵乌云酿成了物理学的暴风骤雨，导致了近代物理的诞生！