17-7,8 玻尔理论
2.3 原子结构的模型
阴阳离子共同 构成物质
阴、阳离子
所带电 性情况
不显电性
不显电性
显电性
联
分子可以破裂成原子，原子重新组合成分子，原子
系
得失电子形成离子
在原子得失电子形成离子的过程中，质子数、 中子数、核电荷数和核外电子数中哪些发生了 改变？哪些没有？
质子数、中子数、 核电荷数没有发生 改变，核外电子数 发生了改变。
修正和完善了汤姆生的原子模型
玻尔的分层理论
电子只能在特定的轨道上运动
丹麦科学家玻尔
完善了卢瑟福的原子模型
道尔顿 实心球模型
汤姆生 枣糕或西瓜模型
卢瑟福 核式结构模型
玻尔 分层模型
从原子模型的建立过程看，一个模型 的建立需要经历怎样的过程？
建立模型需要不断地完善和修正，才能 使它更加接近事物的本质。 （说明：现在原子模型还在不断修正， 比玻尔的模型又有了很大的改进。）
下图中代表离子的是( D )
(说明：圆圈内数字代表质子数，“＋”表 示原子核所带的电荷，黑点代表核外电子)
（1）A原子核中有_8__个质子， _8__个中子。 （2）B原子核中有 _8__个质子，__9_个中子。 （3）C原子核中有_8__个质子，_1__0_个中子。
具有相同核电荷数（即质子数）的一类原子总称为元素
20
核外电子数 1 2 6 7 8 13 16
17
读表：从下表中你能获得哪些规律？
针对原子 ✓ 质子数 = 核电荷数 = 核外电子数
✓ 质子数与中子数没有必然的联系
✓ 有的原子没有中子（如氢原子）
为什么说原子的质量集中在原子核上？ 为什么原子呈电中性？
质子 带正电 1.6726×10-27kg
原子物理论文(玻尔模型)
原子物理课程论文（设计）过程管理手册（2012 ）级论文（设计）题目：玻尔模型学院：物理科学与技术学院专业：科学教育学号： ************ *名：***指导老师姓名及职称：魏代会教授玻尔模型专业：科学教育 学号：201210800091 姓名：项利安 指导老师：魏代会 摘要 原子是物质结构的微小单元，那么原子内部的结构是怎样的呢？从古至今这一直都是困扰着人类的问题。
从道尔顿的实心球模型到汤姆孙的葡萄干面包模型然后到卢瑟福的核式结构模型再到玻尔的氢原子模型最后到现在的电子云模型。
人类对原子内部结构的探索在不断地深入。
而玻尔模型的提出在原子结构研究方面具有重要的意义，在对物质结构的认识史和物理学发展史上是一个重大的成果。
本文从玻尔模型的提出简史、玻尔理论的主要内容、玻尔模型的实验验证三个方面对玻尔模型进行解释。
关键词 玻尔模型，量子化，玻尔理论引言玻尔模型如图1是丹麦物理学家尼尔斯·玻尔于1913年提出的关于氢原子结构的模型。
玻尔在卢瑟福模型的基础上，提出了电子在核外的量子化轨道，解决了原子结构的稳定性问题，很好地解释了氢原子光谱，描绘出了完整而令人信服的原子结构学说。
玻尔理论能准确的推出巴耳末公式，并能纯粹从理论上算出里德伯常数，与实验值非常符合。
玻尔理论是原子结构和原子光谱理论的一个重大进展，对原子物理学产生了深远的影响。
玻尔由于对于原子结构理论的贡献获得诺贝尔物理学奖。
他所在的理论物理研究所也在二三十年代成为物理学研究的中心。
1 玻尔模型的提出简史玻尔模型是建立在物理学三个方面进展的基础上提出的，它们分别是：以黑体辐射的事实发展出来的量子论、以实验为基础的原子核式结构模型、光谱的实验资料和经验规律。
1.1 黑体辐射——量子假说黑体是科学家们假设出的，自然界并不存在的一种物质。
这种物质对什么光都吸收而无反射。
由于冶金学和天文学的需要，大大推动了对热辐射的研究。
而黑体可以撇开材料的具体性质来研究热辐射本身的规律，在热辐射中占据十分重要的地位，从而科学家对黑体辐射的研究渐渐深入。
量子力学最全名词解释及知识点整理
是三重简并的，对应于这些能级的态称为三重态（ | 1,1⟩, | 1, − 1⟩, | 1,0⟩）
29. 正氦与仲氦p206
处于三重态的氦称为正氦，处于单态的氦称为仲氦，或者说基态的氦是仲氦
一些结论
1. 谐振子能量本征函数及其性质


为动量，λ为波⻓。
4. 态叠加原理（Superposition principle）：p17
对 于 一 般 的 情 况 ， 如 果 ψ1 和 ψ2 是 体 系 的 可 能 状 态 ， 那 么 它 们 的 线 性 叠 加
ψ = c1ψ1 + c2ψ2也是这个体系的一个可能状态，其中c1和c2为复常数。
20. 偶极跃迁、偶极近似（Electric Dipole Approximation）： p146
由于电磁波中电场对电子能量的影响远大于磁场，忽略光波中的磁场作用和原子的尺
寸，把电场近似地用Ex = E0 cos ωt（沿z轴传播的平面单色偏振光的电场）表示后得到的
结果，这样讨论的跃迁称为偶极跃迁，这种近似叫做偶极近似。
22. 简单塞曼效应、复杂塞曼效应（Zeeman e ect）：p181
在外磁场较强的情况下，没有外磁场时的一条谱线在外磁场中将分裂为三条，这就是 简单塞曼效应。
在外磁场较弱时，电子自旋与轨道相互作用不能够忽略，光谱线分裂成偶数条，这称 为复杂塞曼效应。
23. 好量子数：p187
守恒量的特点：测量值的几率分布不随时间变化，守恒量的量子数称为好量子数。
•
谐振子能量的本征函数为：ψn(x)
=
Nne−
1 2
α2 x2Hn(α
玻尔的氢原子理论
玻尔的氢原⼦理论§4. 玻尔的氢原⼦理论⼀玻尔(1885-1962)丹麦物理学家尼尔斯·玻尔，⽣于丹麦哥本哈根的⼀个富裕知识分⼦家庭，⽗亲是哥本哈根⼤学⽣理学教授。
1903年进⼊哥本哈根⼤学数学和⾃然科学系，⼤学⼆年级时他热中于研究⽔的表⾯张⼒问题，并在丹麦皇家科学院的有奖征⽂中容获⾦质奖章，1909年获硕⼠学位，1911年以论⽂《⾦属电⼦论的研究》获博⼠学位。
1911年9⽉，他到英国剑桥卡⽂迪什实验室进修，据说他第⼀次与导师J.J.汤姆孙见⾯时，就把他论⽂中批评汤姆孙的段落当⾯指出，使导师很不⾼兴，因⽽给以冷遇。
1912年3⽉转到了曼彻斯特随卢瑟福⼯作，这成了他⼀⽣的重要转折点。
玻尔在卢瑟福实验室⼯作期间（约4个⽉），正值卢瑟福发表有核原⼦理论，并组织对这⼀理论进⾏检验。
玻尔参加了α粒⼦散射实验⼯作，因此清楚这⼀理论所⾯临的困难。
但玻尔坚信卢瑟福有核原⼦模型的正确性，认为“只有量⼦假说是摆脱困难的唯⼀出路”。
1913年提出著名的玻尔原⼦理论。
1916年任哥本哈根⼤学教授，1921年起⼀直领导着该校为他建⽴的理论物理研究所，直到去世。
玻尔于1916年、1927年分别提出对应原理和互补原理，1936年提出原⼦核的液滴核模型，1939年创⽴核裂变理论，预⾔铀的⾃⾝裂变。
曾参加第⼀颗原⼦弹的制造。
1922年因对原⼦结构和原⼦辐射的研究⽽获得诺贝尔物理学奖。
⼆玻尔的氢原⼦理论1．汉森的拜访1912年7⽉回到哥本哈根，1913年初，玻尔的好友、光谱学家汉森(H.M.Hansen)在拜访玻尔时问到原⼦结构和光谱学中的谱线有什么关系？并向玻尔详细介绍了巴尔末的发现，以及谁也⽆法对巴尔末公式作出解释。
2．斯塔克的启⽰1913年2⽉玻尔注意到德国物理学家斯塔克(J.Stark)在《原⼦动⼒学原理》⼀书中的⼀段话：“⼀个光谱的全部谱线是由单独⼀个电⼦造成的，是在这个电⼦从⼀个（⼏乎）完全分离的状态逐次向势能最⼩的状态跃迁过程中辐射出来的。
2023年高中物理学史归纳
高考物理学史总结1、伽利略（1）通过理想试验推翻了亚里士多德“力是维持运动旳原因”旳观点（2）推翻了亚里士多德“重旳物体比轻物体下落得快”旳观点2、开普勒：提出开普勒行星运动三定律；3、牛顿（1）提出了三条运动定律。
（2）发现表万有引力定律；4、卡文迪许：运用扭秤装置比较精确地测出了引力常量5、爱因斯坦（1）提出旳狭义相对论（经典力学不合用于微观粒子和高速运动物体。
）（2）提出光子说，成功地解释了光电效应规律。
（3）提出质能方程E=mC2，为核能运用提出理论基础6、库仑：运用扭秤试验发现了电荷之间旳互相作用规律——库仑定律。
7、焦耳和楞次先后各自独立发现电流通过导体时产生热效应旳规律，称为焦耳——楞次定律。
8、奥斯特电流可以使周围旳磁针偏转旳效应，称为电流旳磁效应。
9、安培：研究了电流在磁场中受力旳规律10、洛仑兹：提出运动电荷产生了磁场和磁场对运动电荷有作用力（洛仑兹力）旳观点。
11、法拉第（1）发现了由磁场产生电流旳条件和规律——电磁感应现象；（2）提出电荷周围有电场，提出可用电场描述电场12、楞次：确定感应电流方向旳定律。
13、亨利：发现自感现象。
14、麦克斯韦：预言了电磁波旳存在，指出光是一种电磁波，为光旳电磁理论奠定了基础。
15、赫兹：（1）用试验证明了电磁波旳存在并测定了电磁波旳传播速度等于光速。
（2）证明了电磁理旳存在。
16、普朗克提出“能量量子假说”——解释物体热辐射（黑体辐射）规律电磁波旳发射和吸取不是持续旳，而是一份一份旳17玻尔：提出了原子构造假说，成功地解释和预言了氢原子旳辐射电磁波谱。
18、德布罗意：预言了实物粒子旳波动性；19、汤姆生运用阴极射线管发现了电子，阐明原子可分，有复杂内部构造，并提出原子旳枣糕模型（葡萄干布丁模型）。
20、卢瑟福进行了α粒子散射试验，并提出了原子旳核式构造模型。
由试验成果估计原子核直径数量级为10-15 m。
21、卢瑟福：用α粒子轰击氮核，第一次实现了原子核旳人工转变，并发现了质子。
第17章量子物理基础19世纪末、二十世纪初,为解决经典物理在解释一
第17章量子物理基础19世纪末、二十世纪初，为解决经典物理在解释一系列物理实验（如黑体辐射、光电效应、康普顿散射等）时所遇到的巨大困难，物理学家们创立了量子理论，它与相对论理论一起，是现代物理学的两大理论支柱。
本章介绍量子理论基础。
主要内容有：普朗克能量子假设；爱因斯坦光量子假设和光电效应方程；光子和自由电子互相作用的康普顿效应；德布罗意物质波假设；不确定关系；量子力学波函数；薛定谔方程以及薛定谔方程用于求解一维势阱和势垒问题；氢原子的玻尔理论、量子力学关于氢原子的主要结果和原子的壳层结构等。
17.1 黑体辐射普朗克量子假设17.1.1 热辐射黑体辐射定律当加热一块铁块时，温度在3000C以下，只感觉到它发热，看不见发光。
随着温度的升高，不仅物体辐射的能量越来越大，而且颜色开始呈暗红色，继而变成赤红、橙红、黄白色，达15000C，出现白光。
其它物体加热时发光的颜色也有类似随温度而改变的现象。
这说明在不同温度下物体能发出不同波长的电磁波。
实验表明，任何物体在任何温度下，都向外发射波长不同的电磁波，在不同的温度下发出的各种电磁波的能量按波长的分布不同。
这种能量按波长的分布随温度而不同的电磁辐射叫做热辐射。
实验表明:热辐射具有连续的辐射能谱,并且辐射能按波长的分布主要决定于物体的温度。
温度越高,光谱中与能量最大的辐射所对应的波长越短。
同时随着温度升高,辐射的总能量也增加。
为定量描述某物体在一定温度下发出的能量随波长的分布，引入“单色辐射本领”（也叫单色辐射度）的概念：温度为T时,辐射体表面上单位面积在单位时间内所辐射的波长在λ附近单位波长范围内电磁波能量。
通常用e(λ,T)表示，单位:瓦/米3（W/m3）。
任何物体在任何温度，不仅能辐射电磁波，还能吸收电磁波。
不同物体发射(或吸收)热辐射的本领往往是不同的。
理论和实验表明：热辐射吸收本领大的物体，发射热辐射的本领也大。
白色表面吸收热辐射的能力小,在同温度下它发出热辐射的本领也小;表面越黑, 吸收热辐射的能力就越大,在同温度下它发出热辐射的本领也越大。
1.3人类对原子结构的认识
13
3.如何表示原子的组成？ 质量数 —— A ——元素符号 核电荷数 —— Z （核内质子数）
X
原子 Z X
A
原子核
质子（Z）
中子（N＝A - Z）
核外电子（Z）
填表：
微粒 氯原子 钠离子 硫离子
80 35
质量数
35
216
中子数
18
12 16
电子数
17
10 18
Br
80
什么是质量数？A zX的含义是什么？
第三单元 人类对原子结构的认识
认 识 原 子 核
原子结构
质子（+）
原子核 中子（不带电）
原子
核外电子（-）
电性：
质子数 = 核电荷数 = 核外电子数
练习：1、填表
微粒符号 质子数
Cl17
核外电子数
18 18 X-n Y
K+
Mn+ Mm-
19
X Y-m
练习：2、填表
练习1
请用
A Z
X
表示表1-8中原子的组成
练一练：某原子，Z=6 N=6 则 A= 12 12C
6
某原子，Z=6 N=8 则 A= 14 14 C
6
质量数 —— A 核电荷数 —— Z （核内质子数）
X
——元素符号
含义：代表一个质量数为A、质子数为Z的原子。
原子 X
A Z
质子（Z） 原子核 中子（N＝A - Z） 核外电子（Z）
a
b
+d
Xe
c
a、b、c、d、e各代表什么？
a——代表质量数； b——代表核电荷数； c——代表离子所带电荷数； d——代表化合价 e ——代表原子个数
玻尔的氢原子理论
玻尔的氢原子理论
为此,J.汤姆孙在1904年提出了原子结构的枣糕式模型.该模型认 为，原子可以看作一个球体，原子的正电荷和质量均匀分布在球内， 电子则一颗一颗地镶嵌其中.1909年，J.汤姆孙的学生卢瑟福为了验证 原子结构的枣糕式模型，完成了著名的α粒子散射实验.实验发现α粒 子在轰击金箔时，绝大多数α粒子都穿透金箔，方向也几乎不变，但 是大约有1/8 000的α粒子会发生大角度偏转，即被反弹回来.这样的 实验结果是枣糕式模型根本无法解释的，因为如果说金箔中的金原子 都是枣糕式的结构，那么整个金箔上各点的性质应该近乎均匀，α粒 子轰击上去，要么全部透射过去，要么全部反弹回来，而不可能是一 些穿透过去，一些反弹回来.
玻尔的氢原子理论
二、 原子结构模型
1897年，J.汤姆孙发现了电子.在此之前，原 子被认为是物质结构的最小单元，是不可分的，可 是电子的发现却表明原子中包含带负电的电子.那 么，原子中必然还有带正电的部分，这就说明原子 是可分的，是有内部结构的.执着的科学家就会继 续追问：原子的内部结构是什么样的？简洁的里德 伯光谱公式是不是氢原子内部结构的外在表现？
玻尔的氢原子理论
三、 玻尔的三点基本假设
为了解决原子结构有核模型的稳定性和氢原子光谱的分 立性问题，玻尔提出以下三个假设：
（1）定态假设.原子中的电子绕着原子核做圆周运动， 但是只能沿着一系列特定的轨道运动，而不能够任意转动， 当电子在这些轨道运动时，不向外辐射电磁波，原子系统处 于稳定状态，具有一定的能量.不同的轨道，具有不同的能 量，按照从小到大的顺序记为E1、E2、E3等.
玻尔的氢原子理论
可是这个模型却遭到很多物理学家的质疑.因为按照当时的物 理理论（包括经典力学、经典电磁理论及热力学统计物理），这 样一个模型是根本不可能的，原因有以下两个：
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
n f 1,2,3,4,, ni n f 1, n f 2, n f 3, 7 1 里德伯常量 R 1.097373153410 m
第十七章 量子物理 17-7，8 氢原子的玻尔理论 1 1 1 紫外 莱曼系 R ( 2 2 ) , n 2,3, 1 n 1 1 1 可见光 巴尔末系 R ( 2 2 ) , n 3,4, 2 n 1 1 1 帕邢系 R ( 2 2 ) , n 4,5, 3 n
17-7，8 氢原子的玻尔理论
三 氢原子的玻尔理论
（1）经典核模型的困难 根据经典电磁理论，电子绕 核作匀速圆周运动，作加速运动 的电子将不断向外辐射电磁波 .
第十七章 量子物理
r
e
v e F +
e
原子不断地向外辐射能量， 能量逐渐减小，电子绕核旋转的 频率也n
0h
2
π m e2
n r1n (n 1,2,3,)
2 2
n 1 , 玻尔半径 r1
0h2
π me
2
5.291011 m
2
1 e 2 第 n 轨道电子总能量 En mvn 2 4π 0 rn
17-7，8 氢原子的玻尔理论 2 1 2 e 自 En mvn 由 2 4π 0 rn
谱 级 跃系 迁 巴耳末系 莱曼系
n 1
E
17-7，8 氢原子的玻尔理论
四 氢原子玻尔理论的意义和困难
第十七章 量子物理
（1）正确地指出原子能级的存在（原子能量量子化）；
（2）正确地指出定态和角动量量子化的概念； （3）正确的解释了氢原子及类氢离子光谱； （4）无法解释比氢原子更复杂的原子； （5）把微观粒子的运动视为有确定的轨道是不正确的； （6）是半经典半量子理论，存在逻辑上的缺点，即把 微观粒子看成是遵守经典力学的质点，同时，又
m e4 1 E1 En 2 2 2 2 8 0 h n n
激 发 态
第十七章 量子物理
氢原子能级图
态 n
E / eV
(n 1) 4 me E1 2 2 8 0 h （电离能） 13.6eV
基态能量
激发态能量 ( n 1)
n4 n3 n2
0 0.85 1.51 3.4
17-7，8 氢原子的玻尔理论
一 氢原子光谱的规律性
第十七章 量子物理
1885 年瑞士数学家巴耳末发现氢原子光谱可见 光部分的规律 2
n 365.46 2 2 nm , n 3,4,5, n 2
1 1 波数 R( 2 2 ) n f ni 1
1890 年瑞典物理学家里德伯给出氢原子光谱公式
二 卢瑟福的原子有核模型 1897年 J.J.汤姆孙发现电子
第十七章 量子物理
1903年，汤姆孙提出原子的“葡萄干蛋糕模型” 原子中的正电荷和原子的质量均匀地分布在半径
为1010 m 的球体范围内，电子浸于其中 .
卢瑟福的原子有核模型（行星模型）
原子的中心有一带正电的原子核，它几乎集中了
原子的全部质量，电子围绕这个核旋转，核的尺寸与 整个原子相比是很小的 .
红外
1 1 布拉开系 R( 2 2 ) , n 5,6, 4 n
1 1 普丰德系 R( 2 2 ) , n 6,7, 5 n 1 1 1 汉弗莱系 R( 2 2 ) , n 7,8, 6 n 1
1
17-7，8 氢原子的玻尔理论
r
h 量子化条件 L mvr n 2π
n 1,2,3,
主量子数
假设三 当原子从高能量 Ei 的定态跃迁到低能量 E f 的定态时，要发射频率为 的光子.
频率条件
h Ei E f
17-7，8 氢原子的玻尔理论
氢原子能级公式
第十七章 量子物理
2 vn m 由牛顿定律 2 4π 0 rn rn h 由假设 2 量子化条件 mv n rn n 2π
En E1 n
2
基态 n 1
13.6
17-7，8 氢原子的玻尔理论
玻尔理论对氢原子光谱的解释 m e4 1 h En 2 2 2 8 0 h n
第十七章 量子物理
Ei E f
m e4 1 1 2 3 ( 2 2 ) , ni n f c 8 0 h c n f ni 4 me 7 1 1 . 097 10 m R （里德伯常量） 2 3 8 0 h c n E 0 氢 n4 原 布拉开系 n 3 与 帕邢系 子 光 n2 能 1
赋予它们量子化的特征 .
由于原子总能量减小，电子 将逐渐的接近原子核而后相遇， 原子不稳定 .
e +
17-7，8 氢原子的玻尔理论
第十七章 量子物理
（2）玻尔的三个假设 假设一 电子在原子中，可以在一些特定的轨道上 运动而不辐射电磁波，这时原子处于稳定状态（定态）， 并具有一定的能量. 假设二 电子以速度 v在半径为 的圆周上绕核运 动时，只有电子的角动量 L 等于 h 2π 的整数倍的那些 轨道是稳定的 .