玻爾的原子模型

2021-01-15 劉叔物理

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經典物理學既無法解釋原子的穩定性，又無法解釋原子光譜的分立特徵，這時就需要新的理論，波爾在普朗克關於黑體輻射的量子論和愛因斯坦關於光子概念的啟發下，於1913年把微觀世界中物理量取分立值的觀念應用到原子系統，提出了自己的原子結構假說。

玻爾原子理論的基本假設

1、軌道假設

原子中的電子在庫侖力的作用下，繞原子核做圓周運動，服從經典力學的規律。但是，電子軌道半徑不是任意的，只有當半徑大小符合一定條件時，這樣的軌道才是可能的。即電子的軌道是量子化的。電子在這些軌道上繞核的轉動是穩定的，不產生電磁輻射。

2、能級假設

當電子在不同軌道上運動時，原子處於不同狀態，具有不同能量，所以原子能量也是量子化的。

這些量子化的能量值叫能級；原子中這些具有確定能量的穩定狀態叫定態。

能量最低的狀態叫基態，其他狀態叫激發態。

下圖是氫原子基態（第一能級）與激發態之間的等量關係：

其中En表示第n能級的能量，E1表示基態（第一能級），

3、躍遷假設

當電子從能量較高的定態軌道（設能量為Em）躍遷到能量較低的定態軌道（設能量為En，m>n）時，它輻射出一定頻率的光子，光子的能量由這兩種定態的能量差決定，即

同樣的，當電子吸收光子時會從較低的能量態躍遷到較高的能量態，吸收的光子的能量同樣由兩種定態的能量差決定。

電離：完全脫離原子核束縛，電離條件：hv≥En。電離後電子剩餘動能為：

玻爾模型的局限性

玻爾理論解決了原子的穩定性和輻射的頻率條件問題，但是也有它的局限性。除了氫原子光譜外，在解決其他問題上遇到了很大的困難。如氦原子光譜玻爾理論解決不了，波爾理論還沒有完全解釋微觀粒子運動的規律。


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