第十七节  玻尔原子结构理论

一、玻尔原子结构理论介绍

玻尔理论是1913年丹麦物理学家N.玻尔结合M.普朗克的量子概念、A.爱因斯坦的光子概念和E.卢瑟福的原子模型（原子行星模型），而提出的原子结构理论。

玻尔假定，氢原子的核外电子在轨道上运行时具有一定的、不变的能量，不会释放能量，这种状态被称为定态。能量最低的定态叫做基态;能量高于基态的定态叫做激发态。

玻尔假定，氢原子核外电子的轨道不是连续的，而是分立的，在轨道上运行的电子具有一定的角动量(L=mvr,其中m为电子质量，v为电子线速度，r为电子线性轨道的半径)，只能按下式取值:L=n(h/2π) n=1,2,3,4,5,6.......

电子吸收光子就会跃迁到能量较高的激发态，反过来，激发态的电子会放出光子，返回基态或能量较低的激发态;光子的能量为跃迁前后两个能量之差。

1913年英国剑桥大学的学生N·Bohr提出了一个假设，成功地解释了H原子光谱。1、基本思想:承认卢瑟福的原子天文模型放弃一些经典的电磁辐射理论把量子的概念用于原子系统中 2、玻尔的三条假设:原子系统只能存在于一系列不连续的能量状态中(E1、E2、E3···)，在这些状态中，电子绕核作加速运动而不辐射能量，这种状态称这为原子系统的稳定状态(定态)频率条件:当原子从一个定态跃迁到另一个定态时，发出或吸收单色辐射的频率满足:只有当原子从一个较大的能量En的稳定状态跃迁到另一较低能量Ek的稳定状态时，才发射单色光。反之，当原子在较低能量En的稳定状态时,吸收了一个频率为n的光子能量就可跃迁到较大能量Em的稳定状态。③处于稳定态中，电子绕核运动的角动量满足角动量量子化条件

假设1 原子系统只能存在于一系列不连续的能量状态中，这是是经验性的，它解决了原子的稳定性问题;

假设2 是从普朗克量子假设引申来的，能量是一份一份量子化存在的，因此是合理的，它能解释线光谱的起源。

假设3 表述的角动量量子化原先是人为加进去的，后来知道它可以从德布罗意假设得出;

结论:电子轨道是量子化，能量是量子化的，能量最低的状态叫基态，其他状态叫做激发态。

这个理论本身仍是以经典理论为基础,且其理论又与经典理论相抵触.它只能解释氢原子以及类氢原子(如锂+离子，等)的光谱,在解决其他原子的光谱时就遇到了困难,如把理论用于其它原子时,理论结果与实验不符,且不能求出谱线的强度及相邻谱线之间的宽度.这些缺陷主要是由于把微观粒子(电子,原子等)看作是经典力学中的质点,从而把经典力学规律强加于微观粒子上(如轨道概念)而导致的..

"玻尔理论"的提出，打破了经典物理学一统天下的局面，开创了揭示微观世界基本特征的前景，为量子理论体系奠定了基础，这是一种了不起的创举，不愧为爱因斯坦的评价--玻尔的电子壳层模型是思想领域中最高的音乐神韵。

二、疑点：

1.氢原子核外电子的角动量L=mvr，（v为电子线速度，r为电子线性轨道的半径）这没有问题，只能按下式取值:L=n(h/2π其中m为电子质量，n=1,2,3,4,5,6.......。为什么？普朗克常数h和角动量为什么是正比。角动量为什么跟2π成反比，是如何论证的。

2.电子从基态到激发态要吸收光子的能量，从激发态到基态要释放光子的能量。这明明是吸收了光子和释放光子，光子本身就带有能量，实验实际就是吸收光子和释放光子呀，为什么非要说吸收能量和释放能量呢？这个实验恰恰证明了电子可以吸收光子和释放光子，这不是说明光子是电子的组成成分吗？

3.电子释放和吸收光子不是恰恰说明了能量的吸收和释放是量子化的吗？是一份一份的吗？

4.电子轨道的量子化是因为电子能量的量子化，还是轨道本身的量子化。

5.玻尔原子结构理论只能完美解释氢原子，为什么不能解释其它原子？