第六章物质观的革命量子论.pptVIP

戴维孙G.P.汤姆孙电子在晶体中衍射实验示意图第62页，共88页，星期日，2025年，2月5日卢瑟福“关于中子”的预言，为后来他的学生查德威克发现中子起了很关键的作用。查德威克是卢瑟福的学生，他设计实验发现了中子，并用云室测定了中子的质量。1935年，在诺贝尔奖评奖委员会上，有人认为应由约里奥-居里夫妇与查德威克共享这一年的奖金。卢瑟福说，给查德威克吧，约里奥-居里夫妇那么能干，他们以后还有机会。就在同一年，化学的诺贝尔奖评委员会把1935年诺贝尔化学奖授予约里奥-居里夫妇，表彰他们发现了人工放射性。第30页，共88页，星期日，2025年，2月5日中子的发现是核物理发展史上的一个重大转折点，使人们对原子核的研究进入一个崭新阶段。由于中子不带电，容易进入核内，所以用它作为研究原子核的炮弹，比带电的粒子威力大得多，因此

中子的发现也为核能的利用打开了大门。第31页，共88页，星期日，2025年，2月5日§6-3和谐的乐章——玻尔模型物质世界具有统一性在于它的物质性，“统一”并不是主观臆想。对统一性的追求是历代科学家共同奋斗的壮丽目标。第32页，共88页，星期日，2025年，2月5日一、行星模型的鉴赏家谁是卢瑟福濒临失败的原子模型的救星呢？不是他自己，而是尼尔斯·玻尔。后来，史学家问过玻尔：“当时是不是只有你一个人感兴趣呢？”玻尔回答说：“是的，不过你们知道，我主要不是感兴趣，我只是相信它。”玻尔（1885－1962），丹麦物理学家，哥本哈根学派的创始人，量子物理学的奠基者之一。1916年任哥本哈根大学物理学教授；1917年当选为丹麦皇家科学院院士；1922年荣获诺贝尔物理学奖；1939年任丹麦皇家科学院院长；1944年玻尔在美国参加了和原子弹有关的理论研究；1947年丹麦政府为了表彰玻尔的功绩，封他为“骑象勋爵”。第33页，共88页，星期日，2025年，2月5日二、玻尔原子结构模型的基础（科学背景）1．普朗克和爱因斯坦提出了“量子化”概念2．卢瑟福提出了“原子核核式结构”模型3．描写氢原子可见光谱线的波长的经验公式——巴耳末公式：第34页，共88页，星期日，2025年，2月5日三、玻尔模型及其重新思维1．玻尔模型的基本假设玻尔的目的：要解决卢瑟福原子模型的稳定性问题及给出原子大小。在他所发表的划时代的关于原子结构的论文中首先对氢原子提出了玻尔模型的两个基本假定：（1）定态条件假定→原子可以保持稳定性作绕核圆周运动的电子只能处在一些分立的允许轨道上运动，且不存在能量辐射。也就是说电子只允许在一些有确定分立半径和分立能量大小的“定态”轨道上运动。第35页，共88页，星期日，2025年，2月5日（2）频率条件假定当电子从一定态能量为的允许轨道跃迁到另一定态能量为的允许轨道时，会以电磁波形式释放能量（当）吸收能量（当）若，则所放出的电磁波所相应的光子能量为第36页，共88页，星期日，2025年，2月5日讨论与思考玻尔提出这个公式受到了巴耳末公式的启发，为什么这么说？上述两个假定反映了玻尔的创新思维，其中包含了3个第一：第一个将量子化概念用到了原子结构第一个将原子光谱与原子结构定量联系起来第一个将量子化、原子结构与原子光谱三者和谐地统一到他的原子模型上第37页，共88页，星期日，2025年，2月5日玻尔在前人的基础上首先对氢原子（或类氢原子）创造性地提出了两个著名的基本假设：玻尔的这一假定，是历史上首次把原子所辐射的光谱线的频率定量地与原子结构，即与原子中的电子能级联系了起来。第38页，共88页，星期日，2025年，2月5日在上述两个假定的基础上，玻尔利用对应原理假定，还导出了电子作圆周运动时角动量也是量子化的，即有其中。又一次看到了普朗克常数h在对微观世界描述中的重要性。在一些教材中，也将角动量量子化作为玻尔模型的第三个假定与前两个放在一起。但请注意，前两个更关键，更本质。第39页，共88页，星期日，2025年，2月5日2．和的计算公式利用上述假定，玻尔得到了单电子原子体系的分立的轨道半径和相应的分立