原子物理课件
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【精品课件】原子物理4
要点热点探究
► 探究点一 原子的核式结构与玻尔理论
1．处于第 n 激发态的大量氢原子发射光子的种类数为 N＝C2n. 2．解氢原子能级问题要注意利用氢原子能级图，如果题目没有提 供，可由氢原子能级公式 En＝n12E1(E1＝－13.6 eV，n＝1,2,3…)推导．
例1 [2011·四川卷] 氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光 的频率为ν1，从能级n跃到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知 普朗克常数为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则( )
【特别提醒】 (1)如果原子吸收光子从低能级向高能级跃迁，则 光子的能量必须等于两个能级之差；(2)如果通过碰撞或加热等方式 从低能级向高能级跃迁，则入射粒子的能量需大于两能级之差．
二、原子核 1．原子核的人工转变 (1)卢瑟福发现质子的核反应方程：147N＋42He →178O＋11H； (2)查德威克发现中子的核反应方程：94Be＋42He →126C＋10n. 2．天然衰变中核的变化规律 (1)α 衰变：MZ X→MZ－－24Y＋42He；
(2)轻核聚变：轻核结合成质量较重核的反应过程(因在高温条件 下发生，又称热核反应)．如21H＋31H→42He＋10n.
4．爱因斯坦质能方程：E＝mc2(一定的质量 m 总是跟一定的能 量 mc2 对应)，ΔE＝Δmc2.
三、光电效应的实验规律 1．入射光的频率 ν 必须大于金属的极限频率 ν0； 2．光电子的最大初动能只随入射光的频率增大而增大；最大初 动能 Ek＝12mv2＝hν－W0； 3．瞬间发生；4．光电流的强度与入射光的强度成正比．
A．吸收光子的能量为hν1＋hν2 B．辐射光子的能量为hν1＋hν2 C．吸收光子的能量为hν2－hν1 D．辐射光子的能量为hν2－hν1
原子物理学褚圣麟课件
原子物理学的发展也促进了其他学科的 发展。例如，在化学、生物学和地球科 学等领域，原子物理学的理论和方法被
广泛应用。
原子物理学的研究有助于深入了解物质 的基本性质和行为，为解决一些重要的
科学问题提供了重要的思路和方法。
原子物理学的发展历程
• 原子物理学的发展始于19世纪末期，当时科学家开始研究原子的结构和性质。
确和更深入的方法。 • 当前，原子物理学的研究仍然是一个活跃的领域。随着新的理论和实验技术的不断出现，原子物理学的研究将继续取得更多的重要成果和进展。
02
原子的基本结构与性质
原子的粒子结构
原子由原子核和核外电子组成 ，原子核由质子和中子组成。
原子核位于原子的中心，电子 围绕原子核运动。
电子的数量决定了元素的种类 ，而质子和中子的数量决定了 同位素的种类。
原子光谱的特征
原子光谱的特征取决于原子的能级结构。不同的原子具有不 同的能级结构，因此它们的发射光谱和吸收光谱也各不相同 。
原子光谱的应用与实例
原子光谱的应用
原子光谱在多个领域都有应用，如化学分析、天文学、量子力学等领域。通过 分析原子光谱，可以确定物质的成分、结构和性质等。
原子光谱的实例
氢原子的发射光谱是最为人们所熟知的原子光谱之一。当氢原子被激发时，它 会发射出特定波长的光线，形成氢原子的发射光谱。通过对氢原子的发射光谱 进行分析，可以确定氢气的成分和浓度等参数。
原子核的衰变规律可以用半衰期来描述，其数值范围从微秒级到宇宙尺 度的亿年。
原子核的裂变与聚变
原子核的裂变是指重核在特定条件下分裂成两个较轻的原子核，同时释放出大量的能量。
原子核的聚变是指轻核在特定条件下结合成质量较大的原子核，同时释放出大量的能量。
原子物理概念公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件
• (1) 定态假说：
• 原子只能处于一系列不连续能量状态中， 在这些状态中原子是稳定，电子即使绕原子核 运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫做定 态。
• (2) 能级跃迁假说：
• 原子从一个能量状态跃迁到另一个能量状态 时，它辐射或吸取一定频率光子能量由两个定 态能量差决定，即光子能量 hr = E初-E终
P)
；中子(
1 0
n)
A---核子数（中子与质子数之和）
(3).核反应方程：
核反应过程中遵守质量数和电荷数守恒：
a b
A
+
cdBBiblioteka →efC+
ghD
a +c = e + g
b+d=f + h
第19页
三 核能计算
1.核力： 为核子之间作用力。 其特点为强作用短程引力； 作用范围2.0×10-15m,
只在相邻核子之间发生作用。
轻核聚变：21H + 31H →
4 2
He
+ 10n
第21页
第5页
散射演示
第6页
原子核式结构: 在原子中心有一个很小核叫原子核，原子
所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核 里，带负电电子在核外空间里绕原子核旋转。 原子核所带单位正电荷数等于核外电子数。
原子半径大约是10-10m， 原子核大小大约为10 –15 ～ 10 -14m
第7页
• 3 .玻尔原子结构模型
• (3) 轨道半径假说：
• 原子不同能量状态跟电子沿不同轨道绕第核8页 运
4. 氢原子能级： 原子各定态能量值叫做原子能级。对于氢原子，
其能级公式为 En=E1/n2 ；E1= -13.6ev 相应轨道半径关系为： rn=n2r1 ； r1= 0.53×10-10m
• 原子只能处于一系列不连续能量状态中， 在这些状态中原子是稳定，电子即使绕原子核 运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫做定 态。
• (2) 能级跃迁假说：
• 原子从一个能量状态跃迁到另一个能量状态 时，它辐射或吸取一定频率光子能量由两个定 态能量差决定，即光子能量 hr = E初-E终
P)
；中子(
1 0
n)
A---核子数（中子与质子数之和）
(3).核反应方程：
核反应过程中遵守质量数和电荷数守恒：
a b
A
+
cdBBiblioteka →efC+
ghD
a +c = e + g
b+d=f + h
第19页
三 核能计算
1.核力： 为核子之间作用力。 其特点为强作用短程引力； 作用范围2.0×10-15m,
只在相邻核子之间发生作用。
轻核聚变：21H + 31H →
4 2
He
+ 10n
第21页
第5页
散射演示
第6页
原子核式结构: 在原子中心有一个很小核叫原子核，原子
所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核 里，带负电电子在核外空间里绕原子核旋转。 原子核所带单位正电荷数等于核外电子数。
原子半径大约是10-10m， 原子核大小大约为10 –15 ～ 10 -14m
第7页
• 3 .玻尔原子结构模型
• (3) 轨道半径假说：
• 原子不同能量状态跟电子沿不同轨道绕第核8页 运
4. 氢原子能级： 原子各定态能量值叫做原子能级。对于氢原子，
其能级公式为 En=E1/n2 ；E1= -13.6ev 相应轨道半径关系为： rn=n2r1 ； r1= 0.53×10-10m
原子物理PPT课件 人教版
Y
01 e
每发生一次β衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数增
加1，质量数不变．β衰变的实质是元素的原子核内的一
个中子变成质子时放射出一个电子．
(核内
01n
11H
0 1
e
)
考点理解（3γ射线是伴随α衰变或β衰变同时产生的、
γ射线不改变原子核的电荷数和质量数．其实质是放射性 原子核在发生α衰变或β衰变时，产生的某些新核由于具 有过多的能量（核处于激发态）而辐射出光子． (4)半衰期:是放射性元素的大量原子核有半数发生衰变需要的时
和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法
中正确的有
A.打在图中a、b、c点的依次是α射线、γ射线和β射线
B.α射线和β射线的轨迹是抛物线 C.α射线和β射线的轨迹是圆弧
AC
D.如果在铅盒和荧光屏间再加一个竖直向下的场强适当的
匀强电场，可能使屏上的亮斑只剩下b
ａ
ｂ Ａ
ｃ
考点理解 3、原子核的衰变规律
【例7】若元素A的半衰期为4天，元素B的半衰期为5天,
则相同质量的A和B，经过20天后，剩下的质量之比，即
mA ：mB 是( C )
A、30∶31 B、31∶30
C、1∶2 D、2∶1
规律方法
【例7】如图所示，两个相切的圆表示一个
静止原子核发生某种核变化后，产生的两种运动粒子在匀
强磁场中的运动轨迹，可能的是（
原子物理
考点理解 一、原子的核式结构模型
1、汤姆生的“枣糕”模 型（1）1897年汤姆生发现了电子，使人们认识到原子有复 杂结构． (2)“枣糕”模型：原子是一个球体，正电荷均匀分布在整 个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里．
原子物理ppt课件
α r
r r
2
r
O
r
α > 0 斥力 α < 0 引力
守恒 守恒
V=
α
r r⊥L
x
1 2 α E = mv + 2 r
L
M = r×F = 0
L = r × mv
O
r
mr 2 = L & m 2 2 2 α & & (r + r ) + = E 2 r
& = L mr 2
m 2 L2 α & r + + =E 2 2 2mr r
m = 1 n = 2, 3, 4, K
m = 2 n = 3, 4, 5, K
m = 3 n = 4, 5, 6, K m = 4 n = 5, 6, 7, K m = 5 n = 6, 7, 8, K
原子光谱特点： 原子光谱特点： 分立线光谱 波数可表示为两光谱项之差
§3．玻尔氢原子理论
1．原子行星模型的困难 me
原子物理 Physics） （Atomic Physics）
1．原子结构和玻尔模型 2．单电子原子 3．多电子原子
古代原子学说
B. C. 4世纪 4世纪
Democritus
原子（Atom） 组成物质的最小单元， 原子（Atom） 组成物质的最小单元，永恒不变 机械原子学说 17世纪 17世纪 有质量的球形微粒 通过吸引力机械地结合成宏观物体 原子的运动是机械位移，遵守力学定律 原子的运动是机械位移， 困难：不能解释光、 困难：不能解释光、电、热等物理现象和燃烧等化学过程 Newton
cot
θ
2
= tan r →∞
cot
《原子物理学》PPT课件
R
40 2Z 1.44fmMeV/0.1nm 3105 Z rad
E (MeV)
E
15
1-2-3 解释 粒子散射实验(4)
• 带正电物质散射（汤氏模型）(4)
–电子对α粒子的偏转的贡献（对头撞）(1)
动量、动能守恒
m v0 m v1 meve ,
1 2
m v02
1 2
m v12
1 2
meve2
2
28
1-3-2 卢瑟福公式的推导 (3)
• 空心圆锥体的立体角 ~ d
ds 2 r sin rd ;
d
ds r2
2
sin d
2 b | db
A
|
a2d 16 Asin4
2
29
1-3-2 卢瑟福公式的推导 (4)
• 薄箔内有许多环: 核 ~ 环;
• 薄箔体积: At; 薄箔环数: Atn • 粒子打在Atn环上,散射角 相同
• 一个粒子打在薄箔
上被散射到 ~ -d
的几率
dp(
)
16
a2d
4
Asin
nAt
2
30
1-3-2 卢瑟福公式的推导 (5)
• N个粒子打在薄箔上测量到 ~ -d 的粒子数
dN
N a2d 16 A sin 4
nAt
ntN
1
4 0
Z1Z2e2 4E
2
d
sin4
2
2
• 微分截面(卢瑟福公式)
–重复散射也不会产生大角度
• 重复散射为随机, 平均之后不会朝一个方向 特别不会稳定地朝某一方向散射
–汤姆逊原子模型与实验不符!
18
40 2Z 1.44fmMeV/0.1nm 3105 Z rad
E (MeV)
E
15
1-2-3 解释 粒子散射实验(4)
• 带正电物质散射（汤氏模型）(4)
–电子对α粒子的偏转的贡献（对头撞）(1)
动量、动能守恒
m v0 m v1 meve ,
1 2
m v02
1 2
m v12
1 2
meve2
2
28
1-3-2 卢瑟福公式的推导 (3)
• 空心圆锥体的立体角 ~ d
ds 2 r sin rd ;
d
ds r2
2
sin d
2 b | db
A
|
a2d 16 Asin4
2
29
1-3-2 卢瑟福公式的推导 (4)
• 薄箔内有许多环: 核 ~ 环;
• 薄箔体积: At; 薄箔环数: Atn • 粒子打在Atn环上,散射角 相同
• 一个粒子打在薄箔
上被散射到 ~ -d
的几率
dp(
)
16
a2d
4
Asin
nAt
2
30
1-3-2 卢瑟福公式的推导 (5)
• N个粒子打在薄箔上测量到 ~ -d 的粒子数
dN
N a2d 16 A sin 4
nAt
ntN
1
4 0
Z1Z2e2 4E
2
d
sin4
2
2
• 微分截面(卢瑟福公式)
–重复散射也不会产生大角度
• 重复散射为随机, 平均之后不会朝一个方向 特别不会稳定地朝某一方向散射
–汤姆逊原子模型与实验不符!
18
原子物理PPT教学课件
原子核所带的正电荷数等于核外电子数， 所以整个原子是中性的，电子绕核运动的 向心力就是核对它的库仑力.
3.原子和原子核的大小：原子的大小数 量级大约是10-10m，原子核的大小数量级在 10-15～10-14m之间.
二、玻尔的量子化模型
1.卢瑟福核式结构与经典电磁理论的矛盾：
（1）经典电磁理论对原子核式结构的解释中 认为，原子是不稳定的，电子绕核旋转，并 不断向外辐射电磁波，因此电子的能量不断 衰减，最终电子陨落到原子核上；事实上原 子是稳定的.
Na=(232-208)/4=6;
再结合电荷数的变化确定β衰变的次数：
N= (90 2 6) 82 4 4
【解题回顾】解决核反应方程类问题时，一定要抓住核反应中 质量数和电荷数守恒这个规律，本例还要注意β衰变的特点— —质量数不变.
【例2】将天然放射性物质放入顶端开有 小孔的铅盒S里，放射线便从小孔中射出， 沿带电平行金属板A、B之间的中线垂直于 电场方向进入电场，轨道如图1７-2-1所 示，则轨迹 是射线，轨迹 是射 线，轨迹 是射线. 板带正电， 板带负电.
图1７-2-1
【解析】由于射线不带电，进入电场后不会改变方向，所以轨迹② 为射线.
带电粒子垂直进入匀强电场，则在匀强电场中做类平抛运动，
竖直方向的位移为s=v0t,设两板间的距离为d，则1/2D=1/2at2， a=8E/m=qU/dm,则
s= dv0
m qU
，
由此式可知s与粒子进入电场的初速度v0成 正比，与粒子的荷质比q/m的平方根成反比.射线 速度约为射线的1/10，而粒子的荷质比比粒 子的荷质比要小的多，所以粒子的竖直方向位 移要大，所以③是射线的轨迹，①是射线的 轨迹.
练习
1.下面哪些事实证明了原子核具有复杂结构( ) A.粒子的散射实验 B.天然放射现象 C.阴极射线的发现 D.伦琴射线的发现
3.原子和原子核的大小：原子的大小数 量级大约是10-10m，原子核的大小数量级在 10-15～10-14m之间.
二、玻尔的量子化模型
1.卢瑟福核式结构与经典电磁理论的矛盾：
（1）经典电磁理论对原子核式结构的解释中 认为，原子是不稳定的，电子绕核旋转，并 不断向外辐射电磁波，因此电子的能量不断 衰减，最终电子陨落到原子核上；事实上原 子是稳定的.
Na=(232-208)/4=6;
再结合电荷数的变化确定β衰变的次数：
N= (90 2 6) 82 4 4
【解题回顾】解决核反应方程类问题时，一定要抓住核反应中 质量数和电荷数守恒这个规律，本例还要注意β衰变的特点— —质量数不变.
【例2】将天然放射性物质放入顶端开有 小孔的铅盒S里，放射线便从小孔中射出， 沿带电平行金属板A、B之间的中线垂直于 电场方向进入电场，轨道如图1７-2-1所 示，则轨迹 是射线，轨迹 是射 线，轨迹 是射线. 板带正电， 板带负电.
图1７-2-1
【解析】由于射线不带电，进入电场后不会改变方向，所以轨迹② 为射线.
带电粒子垂直进入匀强电场，则在匀强电场中做类平抛运动，
竖直方向的位移为s=v0t,设两板间的距离为d，则1/2D=1/2at2， a=8E/m=qU/dm,则
s= dv0
m qU
，
由此式可知s与粒子进入电场的初速度v0成 正比，与粒子的荷质比q/m的平方根成反比.射线 速度约为射线的1/10，而粒子的荷质比比粒 子的荷质比要小的多，所以粒子的竖直方向位 移要大，所以③是射线的轨迹，①是射线的 轨迹.
练习
1.下面哪些事实证明了原子核具有复杂结构( ) A.粒子的散射实验 B.天然放射现象 C.阴极射线的发现 D.伦琴射线的发现
原子物理学全套精品课件
发现电子——汤姆逊栆糕模型——卢瑟福的 散射实验——否定了汤姆逊模型——无法解释大 角散射——卢瑟福提出核式结构模型——由卢瑟 福模型进一步推出散射理论——散射理论被实验 验证——卢瑟福提出核式结构模型正确。
三、学习原子物理学需要注意的问题：
1、掌握原子物理学研究问题的方法： 根据事实提出合理的假设，看这个 假设能否说明实验事实或与进一步的实验 事实相符或由此推出较深的理论，由进一 步的实验验证理论的正确性。这是一个理 论与实践多次反复的过程。
原子物理学
原子物理学绪论
一、原子物理课程说明
课程性质：原子物理学是物理学专业的一门重要的基础课程。 学时: 48
考试成绩构成说明： 期末考试成绩: 70% 30% 平时成绩（作业、出勤、学习态度、课堂提问）:
二、原子物理学的研究对象、内容、研究方法：
1、 原子物理学的研究对象 原子物理学属于近代物理学课程，它主要研究物质在原子 层次内： （1）由什么组成； （2）各种组成成分间有怎样的相互作用； （3）各物质是怎样的运动形态。 等理论，是研究物质微观结构的一门科学。
原子的半径r= 10-10m ∴研究的空间在10-10m数量级以下。
这导致微观世界与宏观世界有很大的不同。具体的 体现就是量子化现象。
2、研究内容：（原子物理、核物理） （1）原子物理部分： 从原子光谱入手研究价电子的运动规律 从元素周期律和X射线入手研究内层电子的排布和运动规律
（2）核物理部分 主要研究核的整体性质如：核力、核模型、核衰变、核反应、 核能的开发和利用及基本粒子的相关知识。
四、原子物理学的发展历史
原子物理学的发展可以分为几个时期： 1、古代的原子论： （1）古希腊的原子论 最具代表性的是公元前4世纪古希腊的哲学家留基伯 （Leucippus）和他的学生得莫克利特（Democritus）提出： 物质结构不是连续的而是分立的学说。他们认为物质是由 许多极小的简单的不可分割的微粒组成。这种微粒称为原子。 这只是一种假设没有试验依据。
原子物理(00003)市公开课金奖市赛课一等奖课件
第三章：量子力学初步
第四节：薛定谔方程
定态薛定谔方程
由
1 u
2 2m
2u
Vu
i f
f t
E
得
i f E f t
f
(t )
Fe
iE
t
定态 力学量算符
2 2u Vu Eu 2m
定态薛定谔方程
xyzt
u
xyz
e
iE
t
back
next
目录 结第束23页
第三章：量子力学初步
第四节：薛定谔方程
d d
称为几率密度
波函数意义
波函数特性
波函数与玻尔轨 道量子化条件
back
next
目录 结第束16页
第三章：量子力学初步
第三节：波函数及其物理意义
按照波函数物理意义，波函数应当满足条件: 连续、单值、有限、归一化
d 1
波函数意义
波函数特性
波函数与玻尔轨 道量子化条件
back
next
目录 结第束17页
第三章：量子力学初步
第五节：量子力学问题简例
一维无限深势井中粒子
V x
uI
(x)
C
cos
n
a
D
sin
n
a
x x
uII (x) 0
n 1,3,5,
II n 0,2,4,6,
I V 0
a 2
II 无限势井 简谐振子
势垒
ax
2
使用归一化条件：
u2 xdx 1
a 2 C 2 cos2 n xdx 1
自由粒子波函数：
k
0cos
t
rk V
原子物理课件第一章
2.5 1015 Hz
m
波长 1200 Å
只发一条光谱线!
实验结果： 1885 年, 巴尔未, 发现氢原子至少发 14 条光谱线 !
汤姆逊原子模型与实验不符 !
2．卢瑟福原子模型
（1） α粒子散射实验（1909，盖革——马斯顿） 1896 年发现放射性，其中有α粒子流，接近光速。 实验装置：
12 N A
NA
原子质量 MA = 原子量 [u] = A[u]
利用 E = mc2, 得：
1 [u] = 931.5 MeV/C2 me = 0.511 MeV/C2 mp = 938 MeV/C2 1 Mev = 106 eV
原子尺寸：
一颗原子体积 =
4 r 3
3
= 一颗原子的质量 / 原子质量密度
Fmax F |rR eEmax
p
Fmax t
2Ze 2
4 0R2
2R v
p’ Δp
p
Fmax
F
|rR eEmax
e1013
v m
p
Fmax t
2Ze 2
4 0 R 2
2R v
p’ Δp
p
tg ~ p 2Ze2 / 4 0R 2.88105 Z
p
1 2
mv2
E
R~10-10m
单位：Mev
d
—— 散射截面
即：入射到圆环d
上的
d 粒子，必定被散射到
之间
的空心圆锥体之中
由（*）式得：
d 2 a ctg a cse2 1 d
∴
p
2mv 0
sin
2
1 ( )
2
F cos
1 ( )
m
波长 1200 Å
只发一条光谱线!
实验结果： 1885 年, 巴尔未, 发现氢原子至少发 14 条光谱线 !
汤姆逊原子模型与实验不符 !
2．卢瑟福原子模型
（1） α粒子散射实验（1909，盖革——马斯顿） 1896 年发现放射性，其中有α粒子流，接近光速。 实验装置：
12 N A
NA
原子质量 MA = 原子量 [u] = A[u]
利用 E = mc2, 得：
1 [u] = 931.5 MeV/C2 me = 0.511 MeV/C2 mp = 938 MeV/C2 1 Mev = 106 eV
原子尺寸：
一颗原子体积 =
4 r 3
3
= 一颗原子的质量 / 原子质量密度
Fmax F |rR eEmax
p
Fmax t
2Ze 2
4 0R2
2R v
p’ Δp
p
Fmax
F
|rR eEmax
e1013
v m
p
Fmax t
2Ze 2
4 0 R 2
2R v
p’ Δp
p
tg ~ p 2Ze2 / 4 0R 2.88105 Z
p
1 2
mv2
E
R~10-10m
单位：Mev
d
—— 散射截面
即：入射到圆环d
上的
d 粒子，必定被散射到
之间
的空心圆锥体之中
由（*）式得：
d 2 a ctg a cse2 1 d
∴
p
2mv 0
sin
2
1 ( )
2
F cos
1 ( )
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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 ：
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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！