玻尔原子模型中轨道量子化与定态,具体内容?

www.zhiqu.org     时间: 2024-06-16
波尔原子模型:
1.定态假设:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些状态中,原子中的电子虽然在做变速运动,但并不向外辐射电磁波,这样相对稳定的状态称为定态。能量最低的状态叫基态;其他状态叫激发态。

2.能级假设:原子轨道是量子化的。这些量子化的能量值称为能级。
基态的能量为E1,处于n级轨道的能量为En=E1/n²;基态的轨道半径为R1,处于n级轨道的轨道半径为Rn=n²*r1。
(对于氢原子,E1=-13.6eV,R1=0.53×10^(-10)m)

3.跃迁假设:电子从一个定态轨道跃迁到另一个定态轨道上时,会辐射或吸收一定频率的光子,能量由这两种定态的能量差来决定,即hυ=Em-En.
一个原子在一次跃迁时只发出一个光子。
当△E<hυ或△E>hυ时,不能被原子吸收。

玻尔原子模型中轨道量子化是指电子跃迁的量子化,当电子在这些可能的轨道上运动时原子不发射也不吸收能量,只有当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时原子才发射或吸收能量,而且发射或吸收的辐射是单频的,辐射的频率和能量之间关系由 E=hν给出。
玻尔原子模型中的定态是指定态轨道,在一些特定的可能轨道上绕核作圆周运动,离核愈远能量愈高;可能的轨道由电子的角动量必须是 h/2π的整数倍决定。
但由于玻尔原子模型把电子运动看做是圆周运动,且轨迹是连续的这些非量子化的概念,所以玻尔原子模型只能说是半经典的量子论。

原子结构模型发展的玻尔量子化轨道~

1913年玻尔模型电子不是随意占据在原子核的周围,而是在固定的层面上运动,当电子从一个层面跃迁到另一个层面时,原子便吸收或释放能量。为了解释氢原子线状光谱这一事实,玻尔在行星模型的基础上提出了核外电子分层排布的原子结构模型。玻尔原子结构模型的基本观点是:①原子中的电子在具有确定半径的圆周轨道(orbit)上绕原子核运动,不辐射能量 ②在不同轨道上运动的电子具有不同的能量(E),且能量是量子化的,轨道能量值依n(1,2,3,...)的增大而升高,n称为量子数。而不同的轨道则分别被命名为K(n=1)、L(n=2)、N(n=3)、O(n=4)、P(n=5)。 ③当且仅当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时,才会辐射或吸收能量。如果辐射或吸收的能量以光的形式表现并被记录下来,就形成了光谱。

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。要点是:
(1)原子核外的电子只能在某些规定的轨道上绕转,此时并不发光;
(2)电子从高能量的轨道跳到低能量的轨道时,原子发光。
具体来说,玻尔理论包括三条假说
1、原子能量的量子化假设:原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些状态中的原子是稳定的,电子虽然做加速运动,但并不向外辐射能量。
2、原子能级的跃迁假设:原子从一个定态跃迁到另一个定态时,原子辐射一定频率的光子,光子的能量由这两种定态的能量差决定。
3、原子中电子运动轨道量子化假设:原子的不同能量状态对应于电子的不同运行轨道。由于原子的能量状态是不连续的,因此电子运动的轨道也可能是不连续的,即电子不能在任意半径的轨道上运动。
  丹麦物理学家玻尔首次将量子假设应用到原子中,并对原子光谱的不连续性作出了解释。他认为,电子只在一些特定的圆轨道上绕核运行。在这些轨道上运行时并不发射能量,只当它从一个较高能量的轨道向一个较低轨道跃迁时才发射辐射,反之吸收辐射。这个理论不仅在卢瑟福模型的基础上解决了原子的稳定性问题,而且用于氢原子时与光谱分析所得的实验结果完全符合,因此引起了物理学界的震动。玻尔指导了19世纪20到年代的物理学家理解量子理论听起来自相矛盾的基本结构,他实际上既是这种理论的“助产师”又是护士。   玻尔的量子化原子结构明显违背古典理论,同样招致了许多科学家的不满。但它在解释光谱分布的经验规律方面意外地成功,使它获得了很高的声誉。不过玻尔的理论只能用于解决氢原子这样比较简单的情形,对于多电子的原子光谱便无法解释。旧量子论面临着危机,但不久就被突破。在这方面首先取得突破的是法国物理学家德布罗意。他在大学时专业学的是历史,但他的哥哥是研究X射线的著名物理学家。受他的影响,德布罗意大学毕业后改学物理,与兄长一起研究X射线的波动性和粒子性的问题。经过长期思考,德布罗意突然意识到爱因斯坦的光量子理论应该推广到一切物质粒子,特别是电子。1923年9月到10月,他连续发表了三篇论文,提出了电子也是一种波的理论,并引入了“驻波”的概念描述电子在原子中呈非辐射的静止状态。驻波与在湖面上或线上移动的行波相对,吉它琴弦上的振动就是一种驻波。这样就可以用波函数的形式描绘出电子的位置。不过它给出的不是我们熟悉的确定的量,而是统计上的“分布概率”,它很好地反映了电子在空间的分布和运行状况。德布罗意还预言电子束在穿过小孔时也会发生衍射现象。1924年,他写出博士论文“关于量子理论的研究”,更系统地阐述了物质波理论,爱因斯坦对此十分赞赏。不出几年,实验物理学家真的观测到了电子的衍射现象,证实了德布罗意的物质波的存在。


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