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玻尔模型
2010-12-31 |文章来源: | 浏览次数:  |

行星结构原子模型|中性原子模型|实心带电球原子模型|葡萄干蛋糕模型|土星模型|太阳系模型|玻尔模型  

卢瑟福的理论吸引了一位来自丹麦的年轻人,他的名字叫尼·玻尔(Niels Bohr,1885-1962)(左图),在卢瑟福模型的基础上,他提出了电子在核外的量子化轨道,解决了原子结构的稳定性问题,描绘出了完整而令人信服的原子结构学说。

玻尔出生在哥本哈根的一个教授家庭,1911年获哥本哈根大学博士学位。1912年3-7月曾在卢瑟福的实验室进修,在这期间孕育了他的原子理论。玻尔首先把普朗克的量子假说推广到原子内部的能量,来解决卢瑟福原子模型在稳定性方面的困难,假定原子只能通过分立的能量子来改变它的能量,即原子只能处在分立的定态之中,而且最低的定态就是原子的正常态。接着他在友人汉森的启发下从光谱线的组合定律达到定态跃迁的概念,他在1913年7、9和11月发表了长篇论文《论原子构造和分子构造》的三个部分。

玻尔的原子理论给出这样的原子图像:电子在一些特定的可能轨道上绕核作圆周运动,离核愈远能量愈高;可能的轨道由电子的角动量必须是 h/2π的整数倍决定;当电子在这些可能的轨道上运动时原子不发射也不吸收能量,只有当电子从一个轨道跃迁到另一个轨道时原子才发射或吸收能量,而且发射或吸收的辐射是单频的,辐射的频率和能量之间关系由 E=hν给出。玻尔的理论成功地说明了原子的稳定性和氢原子光谱线规律。

玻尔的理论大大扩展了量子论的影响,加速了量子论的发展。

1915年,德国物理学家索末菲(Arnold Sommerfeld,1868-1951)把玻尔的原子理论推广到包括椭圆轨道,并考虑了电子的质量随其速度而变化的狭义相对论效应,导出光谱的精细结构同实验相符。

1916年,爱因斯坦(Albert Einstein,1879-1955)从玻尔的原子理论出发用统计的方法分析了物质的吸收和发射辐射的过程,导出了普朗克辐射定律(左图为玻尔和爱因斯坦)。爱因斯坦的这一工作综合了量子论第一阶段的成就,把普朗克、爱因斯坦、玻尔三人的工作结合成一个整体。

 

高能所科研处制作 内容来自郁忠强编著的《从原子到夸克》、量子论创立、Chemistry网等


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