大学物理第十七章量子力学基础3VIP免费

1记录氢原子光谱原理示意图§3氢原子光谱玻尔理论氢放电管2~3kV光阑全息干板三棱镜（或光栅）光源21、氢原子光谱的规律性实验发现：原子光谱都是不连续的线光谱，不同种类的原子具有不同的线光谱。窗口红蓝紫6562.8Å4340.5Å4861.3Å氢原子的可见光光谱：。1853年瑞典人埃格斯特朗（A.J.Angstrom）测得氢可见光光谱的红线A即由此得来。3十九世纪八十年代初，光谱学已经获得了很大的发展，积累了大量的数据资料。找出各类原子光谱线的规律以及它与原子结构之间的内在联系，是当时光谱学家和物理学家的重要研究课题。横看成岭侧成峰，远近高低各不同。不识庐山真面目，只缘身在此山中。1884年，瑞士的一位中学数学教师巴耳末（JohannJakobBalmer，1825-1898）首次发现，氢光谱线中四条谱线的波长按一定的规律分布。4巴耳末发现氢原子可见光谱系可用经验公式表示为：),121(122nR是谱线波长，R=1.096776×107m-1称为里德伯常数。以后，紫外区和红外区又发现了新的氢光谱系，也可以用经验公式表示为：),11(122nmR理论值与当时实验值之间的误差不超过波长的1/40000。...5,4,3n,...,21mmnm=1称为赖曼系（紫外区光谱系）；m=2称为巴耳末系（可见光谱系）；m=3称为帕邢系；m=4称为布喇开系；m=5称为普芳德系；这三系都是红外光谱系。5（1908年）氢原子光谱线可以表示为：看起来似乎是杂乱无章的光谱线竟然可以用如此简单的公式表示出来，并且与实验结果符合得如此之好。谜？！公式里必然包含有与原子内部的结构密切相关的内容。),11(122nmR,...,21mmn),(22nRTmRTTTnmnm6爱因斯坦1905年提出光量子的概念后，不受名人重视，甚至到1913年德国最著名的四位物理学家(包括普朗克)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岁的玻尔，却创造性地把量子概念用到了当时人们持怀疑的卢瑟福原子结构模型，解释了近30年的光谱之谜。科学家简介——尼尔斯·玻尔7尼尔斯·玻尔尼尔斯·玻尔(Bohr,Niels)1885年10月7日生于丹麦首都哥本哈根，父亲是哥本哈根大学的生理学教授．从小受到良好的家庭教育．1903年进入哥本哈根大学学习物理，1909年获科学硕士学位，1911年获博士学位．大学二年级时研究水的表面张力问题，自制实验器材，通过实验取得了精确的数据，并在理论方面改进了物理学家瑞利的理论，研究论文获得丹麦科学院的金奖章．1920年在玻尔筹划下创立的哥本哈根大学理论物理研究所，在创立量子力学的过程中，成为世界原子物理研究中心．这个研究所不但以其一批批出色的科学成就而为人所知，而且以其无与伦比的哥本哈根精神著名，这就是勇猛进取、乐观向上、亲切活泼、无拘无束的治学风气，各种看法通过辩论得到开拓和澄清．玻尔担任这个研究所的所长达四十年，起了很好的组织和引导作用．81943年，玻尔从德军占领下的丹麦逃到美国，参加了研制原子弹的工作，但对原子弹即将带来的国际问题深为焦虑．1945年二次大战结束后，玻尔很快回到了丹麦继续主持研究所的工作，并大力促进核能的和平利用．1962年11月18日，玻尔因心脏病突发而逝世。玻尔具有严谨的科学态度，勤奋好学，平易近人，后来很多的科学家都有纷纷来到他身边工作。当有人问他，为什么能吸引那么多科学家来到他身边工作时，他回答说：“因为我不怕在青年面前暴露自已的愚蠢”。这种坦率和实事求是的态度是使当时他领导的哥本哈根理论研究所永远充满活力，兴旺发达的原因。爱因斯坦评价说：“作为一个科学的思想家玻尔具有那么惊人的吸引力；在于他具有大胆和谦逊两种品德难得的结合”。9按照经典的麦克斯韦电磁场理论，原子中的电子在原子核库仑力作用下绕核的运动是有加速度的运动，要不断向外辐射电磁波而沿着一条螺旋线很快坠落到原子核上去；电子辐射电磁波的频率应该等于它绕核旋转的频率，电子在向原子核坠落的过程中，其轨道半径和频率要连续不断地减小而发出连续光谱。麦克斯韦解释不了原子的稳定性及线光谱的规律性。玻尔在《论原子和分子结构》的长篇论文中把光的量子概念与巴耳末公式相结合，提出了三条基本假设，成功地解释了氢原子光谱。10hEEnk||(2)...