当前课程知识点:大学物理2 (电磁学、光学和量子物理) > WEEK13 > 氢原子能级和角动量 > 玻尔理论发展的基础
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同学们好
这一节我们继续来为大家介绍
氢原子的模型
那么玻尔他的理论提出
有以下几个基础
第一个是普朗克 爱因斯坦
提出的能量量子化
也就是光子的能量等于hv
这样一个关系
然后卢瑟福
关于原子的核式模型
认为原子是由一个中心的核
加上核外的电子
绕着原子核在这儿绕转
这样一个模型
最后呢就是
氢原子光谱的公式
加上玻尔的大胆的假设和猜想
我们说玻尔的理论
它还是非常成功的
它可以很好的解释氢原子的光谱
但是也就仅此而已
为什么这么说呢
它呀虽然给出了这些谱线的
频率或者说波长
但是不能给出这些谱线的强度
这些谱线强度是不一样的
有的要亮一点
有的要暗一点解释不了
之后呢除了氢原子之外
其他的原子的光谱都不能解释
哪怕是类氢离子和氦
这样简单的原子它都不能解释
这呢列了几种不同元素的
原子的光谱我们可以看到
氢原子的这个谱线
跟这些元素的谱线
全都是不一样的
差别都非常大
同时呢玻尔的模型
它也存在本身的一个
理论上的困难
首先它认为氢原子是由电子
绕着核外做一个圆周运动
那么这样一个东西
就会出现什么问题呢
经典的电磁理论告诉我们
圆周运动的这样一个电子
它有一个向心加速度
而做加速运动的电荷
它向外辐射电磁波
换句话说就是
电子能量要不断的降低
电子要慢慢的掉到这个原子核上
而事实上呢
玻尔要求它们是稳定的
不能往下掉
也就不能往外辐射能量
第二呢
给出的这个角动量的
量子化条件
是玻尔非常生硬的加到里边的
那么后来虽然
德布罗意给出了一个比较好的解释
但是这个解释呢
也要依赖于承认
这个电子的轨道
这些经典的东西
因此我们说玻尔的理论
它实际上是一个经典的
加上一个量子化条件的一个
生硬的理论
并不是一个非常自洽的理论
卢瑟福呢
本人他也对玻尔的条件
提出了一个很大的质疑
他说当这个电子在基态上
如果有多种频率光打进来的时候
它会从基态跃迁到上面去
吸收这个光子
那么它要跃迁到某一个能级
比如说E2上边
它怎么知道这地方有能级呢
这个电子并不知道
这个地方有个能级啊
它怎么知道啊 对吧
你必须要假设这个电子
知道这个能级的存在
那它要知道
它就以前就要去过
它要没去过
那咱们知道这个会存在呢
但是呢它现在没去呢
它怎么能又知道那有呢
这就形成了什么呀
为了选择去这个能级
它就必须先去过
而为了去过呢
它又必须先选择
形成了一个什么呀
逻辑上的死循环
这就好像我们要去某一个
朋友的家
那他家在哪我不知道
那我怎么去呀
我要去
我得先知道他们家在哪
我要知道他们家在哪
我一定是以前去过
这不就形成了一个死循环嘛
那么卢瑟福说你这个东西
逻辑上都不自洽是有问题
尽管如此
玻尔理论中提出的一些概念
定态 能量有一个定值
这个东西现在还在用
能级 现在也在用
频率条件 到现在还是正确的
角动量量子化这个条件
后边我们将说明它其实是不对的
但是角动量子化这个概念
还是对的
这都是它成功的地方
轨道这个概念其实是不对的
我们已经知道它其实不对的
因为我们是用波函数来描述
电子运动的
波函数给出的是一个
概率密度分布的一个东西
它并不是轨道
但是借用轨道的概念
我们还能够用来什么呀
估算原子的大小
可以估算
原子中电子的速度大小
可以估算
原子的不同的激发态半径
我们知道这n越大
这个电子它离开原子核的距离越远
整个这个原子就显得越大
等等等等
这都是玻尔理论中最成功的地方
那么玻尔理论
在人们认识原子结构当中
起到了非常非常重要的一个作用
承前启后
那么因为有了玻尔的理论
后来呢有了薛定谔方程之后
才进一步通过
玻尔理论来验证
薛定谔方程的正确性
可以说它是一个承前启后的
一个作用
那么玻尔本人
除了在学术上有非常大的成就之外
他本人的这个人品也是
非常值得大家尊敬的
首先呢它在学习期间
成绩优秀全面发展 爱踢足球
玻尔不仅是学术好 而且还爱运动
同时他主张学术平等
爱国反战
这是玻尔在讲解他的互补原理
所谓互补原理实际上就是
波粒二象性
这是玻尔 海森伯和泡利
三个人在一起的合影
他们在一起讨论问题
提到玻尔就一定要提到
哥本哈根学派
哥本哈根学派是二十世纪
最重要的物理学派之一
那么这个学派
就是由玻尔在丹麦创立的
那么这个学派的一个特点
就是讨论的气氛
非常非常的浓
你可以看到
在玻尔演讲之后
很多人在跟玻尔
一起讨论问题
玻尔呢当时拒绝
玻尔呢在当时拒绝了卢瑟福
和普朗克的邀请
因为当时整个
国际的物理的发展中心
在德国
卢瑟福和普朗克邀请玻尔去德国
去做学术
那么玻尔拒绝了他们
继续留在丹麦
他说什么呢
他说他引用了安徒生了一句话说
丹麦是我出生的地方
是我的故乡
这里就是我心中的世界开始的地方
那么因此呢
整个哥本哈根学派的中心也在丹麦
这是玻尔和他们孩子们的合影
他有五个孩子
那么其中最有名的
是右边这个最小的孩子
叫做Aage.Bohr
那么他呢
由于对原子核物理的杰出贡献
也获得了诺贝尔奖
因此这也是父子
都获得诺贝尔奖的一个典范
那么这节我们就讲到这儿
谢谢大家 再见
-电荷和库仑定律
--引言
--电荷
--库仑定律
-WEEK1--电荷和库仑定律
-电场及叠加原理,电偶极子
--电场和电场强度
-WEEK1--电场及叠加原理,电偶极子
-高斯定律
--电通量
--立体角*
--高斯定律的证明*
--高斯定律和电场线
--高斯定律的应用
-WEEK1--高斯定律
-WEEK1--本周作业
-静电场环路定理、电势和叠加原理
--环路定理
--电势和叠加原理
--电势梯度
--等势面
-WEEK2--静电场环路定理、电势和叠加原理
-静电能
--电荷系静电能
-WEEK2--静电能
-导体静电平衡
--物质中电场
--导体静电平衡
-WEEK2--导体静电平衡
-WEEK2--本周作业
-导体周围电场
-WEEK3--导体周围电场
-静电屏蔽
--导体壳与静电屏蔽
-WEEK3--静电屏蔽
-电容及电容器
--电容及电容器
-WEEK3--电容及电容器
-电介质
--介质对电场的影响
-WEEK3--电介质
-极化强度矢量,极化电荷
--极化强度
--极化电荷
-WEEK3--极化强度矢量,极化电荷
-WEEK3--本周作业
-极化规律、电位移矢量
--电介质的极化规律
-WEEK4--极化规律、电位移矢量
-有介质时静电场能量
-WEEK4--有介质时静电场能量
-电流密度、稳恒电流和稳恒电场
--电流密度
-WEEK4--电流密度、稳恒电流和稳恒电场
-电动势、欧姆定律的微分形式及基尔霍夫定律
--电动势
--欧姆定律
--欧姆定律(续)
-WEEK4--电动势、欧姆定律的微分形式及基尔霍夫定律
-电流微观图像和暂态过程
--电流微观图像
-WEEK4--电流微观图像和暂态过程
-本周作业
--week4--本周作业
-洛仑兹力、磁感应强度
--电流磁效应
--磁场和磁感应强度
-WEEK5--洛仑兹力、磁感应强度
-毕-萨-拉定律、磁场叠加原理和磁场高斯定理
--毕-萨-拉定律
--磁场高斯定律
-WEEK5--毕-萨-拉定律、磁场叠加原理和磁场高斯定理
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-WEEK5--静磁场环路定理
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--霍尔效应
--安培力
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-WEEK6--载流线圈在均匀磁场中受的磁力矩、磁矩
-磁介质对磁场的影响和原子磁矩
--磁场中的磁介质
--原子的磁矩
-WEEK6--磁介质对磁场的影响和原子磁矩
-磁化强度矢量、磁化电流和磁场强度H及其环路定理
--磁介质的磁化
--磁化电流
-WEEK6--磁化强度矢量、磁化电流和磁场强度H及其环路定理
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-铁磁介质和简单磁路
--磁场的界面关系
--铁磁性材料
-WEEK7--铁磁介质和简单磁路
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-WEEK7--法拉第电磁感应定律
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--动生电动势
--涡电流
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--自感
--互感
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--麦克斯韦方程组
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--电磁波
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