24 氢原子的玻尔理论
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氢原子光谱(Hydrogen spectral series)卢瑟福的行星模型的困难根据卢瑟福的原子模型,电子像太阳系的行星围绕太阳转一样围绕着原子核旋转。
但是根据经典电磁理论,这样的电子会发射出电磁辐射,损失能量,以至瞬间坍缩到原子核里。
这与实际情况不符,卢瑟福无法解释这个矛盾。
卢瑟福模型遇到的困难实际上是利用经典力学和经典电磁学描述原子的困难,这时候就要利用一种新的方法——量子力学来研究原子。
量子论的提出1900年德国物理学家普朗克(M.Planck)在研究黑体辐射时,为解释辐射能量密度与辐射频率的关系,冲破经典力学的束缚,提出能量量子化的概念。
他认为辐射物体其辐射能的放出式吸收不是连续的,而是一份一份地放出或吸收,每一份辐射能——量子——所代表的能量取决于辐射物体中原子的振荡频率ν即E=hν 。
式中h为普朗克常数,等于6.6262 ×10-34J.S。
1905年德国物理学家爱因斯坦(A.Einstein)为解释光电效应而推广了普朗克的量子概念,认为不仅振荡的原子能量是量子化,而辐射能本身也是量子化的,辐射能也是由一份一份的量子组成的,辐射能和量子也称为光子,提出了光子学说。
建立了量子理论。
氢原子光谱(Hydrogen spectral series)光和电磁辐射1865年麦可斯韦(J.C.Maxwell)指出光是电磁波,即是电磁辐射的一种形式。
电磁辐射包括无线电波、TV波、微波、红外、可见光、紫外X射线、γ射线和宇宙射线。
可见光仅是电磁辐射的一小部分,波长范围是400nm(紫光)至700nm(红光)。
(如右图)太阳光或白炽灯发出的白光,通过玻璃三棱镜时,所含不同波长的光可折射成红、橙、黄、绿、青、蓝、紫等没有明显分界线的光谱,这类光谱称为连续光谱。
当气体原子被激发得到的是分立的、有明显分界的谱线,这类光谱称为不连续光谱或线状光谱。
玻尔理论半径公式推导波尔理论半径的公式推导mv^2/r是向心力。
(4πε0R^2) 这是2电荷间的作用力。
波尔能级公式推导假设一个原子核为Z个正电(电荷=Ze),质量为m的电子以v的切线速度绕原子核运行,r=Ze*e/r^2整理可得rmv^2=Ze^22.该电子的能量等於动能减去库仑力所提供的电位能E=(1/可以得到E=-Ze^2/要想办法代换掉rmvr=n(h/2pi)5.把1的式子平方后除以4的式子mr=(n^2)(h^2)/(4pi^2)(Ze^2)r=(n^2)(h^2)/量子激子半径:什么是激子波尔半径sarin上转换发光纳米粒子为什么无生物背景荧光半导体量子点(QDs)是一种有II-VI族或III-V族元素组成的、粒径小于或接近于激子波尔半径的纳米颗粒,如量子尺寸效应、比表面积效应、量子隧道效应等,从而表现出尺寸依赖的荧光性质。
量子点具有独特的光学性质和生物特性:量子点可根据尺寸大小来调节其发射波长;量子点的荧光强度和稳定性比染料要高,同时修饰后的量子点也具有一定的生物相容性,能进行生物活体标记和检测。
量子点作为一种新型的荧光探针在生物分子检测、细胞荧光成像、多色标记等研究领域中发挥了重要的作用。
在生物荧光标记也得到了快速发展。
r=(m0/mn)εr是求波尔半径公式吗这个公式的根据是牛顿第二定律...也就是电场力提供向心力...e*e/(4πε0r*r) 就是表示电场力其中 e/(4πε0r*r) 表示电场强度1/利用波尔-索末菲的量子化条件求:在均匀磁场中做圆周运动的电子轨道的可能半径不知道硒化汞的波尔半径是多少?不知道波尔半径的推导mv^2/r是向心力。
(4πε0R^2) 这是2电荷间的作用力;波尔的量子假设,怎样推导出氢原子的半径波尔理论基态氢原子能量 E1=-13.6ev动能Ek1=1/2mv^2=E1 势能 Ep1=-eφ1=2Ek1=-27.2evφ1=27.2Vφ1=Ke/波尔半径氢原子核外电子基态轨道的半径就是波尔半径是53pm(10负12次方米)。
★玻尔理论玻尔理论,关于原子结构的一种理论。
1913年由玻尔提出。
是在卢瑟福原子模型基础上加上普朗克的量子概念后建立的。
行星模型:玻尔假定,氢原子核外电子是处在一定的线性轨道上绕核运行的,正如太阳系的行星绕太阳运行一样。
这是一种类比的科学方法。
因此,波尔的氢原子模型可以形象的称作“行星模型"。
定态假设玻尔假定,氢原子的核外电子在轨道上运行时具有一定的、不变的能量,不会释放能量,这种状态被称为定态。
能量最低的定态叫做基态;能量高于基态的定态叫做激发态。
根据经典力学,电子在原子核的正电场里运行,应不断释放能量,最后掉入原子核。
如果这样,原子就会毁灭,客观世界也将不复存在。
因此,波尔的定态假设为解释原子能够稳定存在所必需。
量子化条件玻尔假定,氢原子核外电子的轨道不是连续的,而是分立的,在轨道上运行的电子具有一定的角动量(L=mvr,其中m为电子质量,v为电子线速度,r为电子线性轨道的半径),只能按下式取值:式中,n=1,2,3,4,5,……。
这一要点称作量子化条件,这是波尔为了解释氢原子光谱提出他的模型所做的革命性假设。
式中n称为量子数(主量子数)。
跃迁规则电子吸收光子就会跃迁到能量较高的激发态,反过来,激发态的电子会放出光子,返回基态或能量较低的激发态;光子的能量为跃迁前后两个能量之差1913年英国剑桥大学的学生N·Bohr提出了一个假设,成功地解释了H原子光谱。
1、基本思想:①承认卢瑟福的原子天文模型放弃一些经典的电磁辐射理论把量子的概念用于原子系统中2、玻尔的三条假设:①原子系统只能存在于一系列不连续的能量状态中(E1、E2、E3···),在这些状态中,电子绕核作加速运动而不辐射能量,这种状态称这为原子系统的稳定状态(定态)频率条件:当原子从一个定态跃迁到另一个定态时,发出或吸收单色辐射的频率满足:只有当原子从一个较大的能量En的稳定状态跃迁到另一较低能量Ek的稳定状态时,才发射单色光,其频率:反之,当原子在较低能量En的稳定状态时,吸收了一个频率为n的光子能量就可跃迁到较大能量Em的稳定状态。