最新29原子的激发与辐射激光原理汇总

四、玻尔理论的危机
成功之处
（1）应用于氢原子和类氢离子光谱时， 理论计算与实验测量结果符合得很好。
（2）里德堡常数的理论值与实验值符合 极好。 R实=10967758m-1 R理=10973731m-1
原因
实验 基础
光谱实验规律； 黑体辐射实验； 光电效应实验。
理论 基础
原子核式结构模型； 普朗克量子假 说； 爱因斯坦光子假说。
f
dB cos
dZ
Z
dB dZ
90 时， f与B方向相反。
90 时， f与B方向相反。
o
s
s1
s2
N
a)
s
p A´
c
A
p
N
b)
c）
史特恩—盖拉赫实验的仪器示意图
N S
无磁场
有磁场
• 方法：基态银原子束以相同的速度方向通过 与速度方向垂直的不均匀磁场，不同 Z的原子受力不同，因而落在照相底 片上位置不同。由底片上银原子的分布 情况可以判断Z的分布情况。
小结
• 一、电子轨道运动的磁矩 • 二、轨道取向量子化理论 • 三、史特恩—盖拉赫实验 • 四、玻尔理论的危机
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1、只能计算氢原子和类氢离子的光谱线的 频率，对于多于一个电子的氦原子。理 论完全不适 用，且不能计算谱线的强度。
困
难
2、角动量量子化条件
p n
h
2
与现代实验结果不符只是人们的假 设，
无理论根据。
3、轨道的概念不正确。
• 1、理论内在的不统一，不是自洽的。一方 面提出了与经典理论完全矛盾的假设。
2n 1种可能，这种现象空称间为量子化。
例如：n 1,n 2,n 3时，角动量对于磁取场向的：
n =1 n=+1
0 -1
n =2 n=+2
+1 0 -1 -2
n=3 n=+3
+2
+1 0 -1
-2
-3
轨道的方向量子化
三、史特恩—盖拉赫实验
目的：证明原子在外磁场中具有空间量子化 特征。
原理：磁矩为的小磁体（或线圈），在非 均匀磁场中受到的合力不为零：
另一方面又认为经典理论（牛顿定律，
库仑定律）适用。所以不是一贯的量子
原
理论，也不是一贯的经典理论，而是量
子论 + 经典理论的混合物。
因
• 2、没有抓住微观粒子的根本特性：波粒 二象性，仍然把微观粒子看作经典理 论 中的质点。更完整、更准确的、应 用面更广的关于原子的理论是1925年建 立起来的量子力学。
29原子的激发与辐射激光原理
一、电子轨道运动的磁矩
μ e p 2m
n he n
4m
B
r
d e-
he 0.927 10 23 Am 2 (JT )1 B 4m
二、轨道取向量子化理论：
1、 原子处于磁场中时，电 子受到一个力矩作用：
MμB2empB
2、三维空间中运动时，量子 化条件为：
结果：相片P上有两条黑斑，两者对称分布。
结论：（1）基态银原子有磁矩，且Z=B。 （2）磁矩相对于磁场的取向有两种可 能，偏离直线前进应到达的c点的 距离：
S
1
dBl
2
cos
2mdZv
• （3）用其它原子来做实验时，测出等 于B的整数倍，原子束也分成若干 束。具有空间量子化特性。
存在问题：理论上预言应分为2n+1束,即 奇 数束。实验上是两束，为偶数？
p r dr
n h r
p
d
n
h
p
d
n
h
BM
H cos p n
p
pHale Waihona Puke Baidu
p n
r
Ze -e
N
描述电子三维运动的极坐标
cos p n p n
n n ,n ,,0,n 。
1
对应每一n个,n 可取2n 1个可能值。也就是轨说道，在
空间的取向可2n有1种可能，或角动量间在的空取向有