玻尔理论,是1913年
丹麦物理学家N.玻尔结合M.
普朗克的量子概念、A.
爱因斯坦的光子概念和E.卢瑟福的原子模型而提出的原子结构理论。
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
玻尔理论
玻尔理论
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:
跃迁规则
玻尔理论
玻尔理论
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)。
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。③处于稳定态中,电子绕核运动的角动量满足角动量量子化条件
假设1 是经验性的,它解决了原子的稳定性问题;假设2 是从普朗克量子假设引申来的,因此是合理的,它能解释线光谱的起源。假设3 表述的角动量量子化原先是人为加进去的,后来知道它可以从
德布罗意假设得出;
结论:电子轨道是量子化,能量是量子化的,能量最低的状