2022-2023学年高二物理竞赛课件：玻尔理论

玻尔理论 玻尔理论在人们认识原子结构的进程中有很 玻尔正在讲解他的互补原理 玻尔（左）和 海森伯（中）及 泡利（右）在一起 大的贡献 —— 1922年玻尔获诺贝尔物理奖。 例：用能量为12.5电子伏特的电子去激发基态氢原子, 问: 受激发的氢原子向低能级跃迁时,会出现哪些波长的谱线? 解: -13.6eV -3.39eV -1.51eV -0.85eV 可见上述电子可把基态氢原子激发到 E3 能级。 由第二激发态 (n=3) 向低能级跃迁有三种可能； 巴耳末系: ( m=2 ) 共三条谱线, 一条属于巴耳末系可见光, 两条属于莱曼系。 莱曼系: ( m=1 ) 解: (1) (2) 巴尔末系，m=2 例. 氢原子光谱的巴尔末系中，有一谱线的波长为 。求(1)与该谱线相应的光子的能量； (2)此谱线是氢原子由能级En跃迁到能级Em产生的， n和m各为多少； (3)处于最高能级E5的大量氢原子，最多可以发射几 个谱线系，共几条谱线，在能级图上表示出来，说明波长最短的是哪一条谱线。 可发射四个谱线系，共十条谱线。波长最短的是莱曼系中n=5跃迁到n=1的谱线。 E 莱曼系 巴尔末系 帕邢系 布喇开系 玻尔理论（1913）是在经典理论基础上加一些新的量子假设，它成功地解释了氢原子线状光谱，作为早期的量子理论，它对量子力学的发展具有重大的先导作用。但是，玻尔理论是有缺陷的，它还远未能反映微观世界的本质。例如，它不能解释多电子原子的光谱，对谱线的强度、宽度也无能为力。 正确的原子结构理论要建立在全新的量子力学基础之上。玻尔理论的一些基本概念, 如“定态”、“能级”、“能级跃迁决定辐射频率”等在量子力学中仍是重要的基本概念，但是仍保留了经典意义上的轨道的说法，这是不对的。 情景模式： 操场百米赛跑，时空坐标，汽车上看百米赛跑？ 火车内百米赛跑，地面上看？ 两粒子AB相对运动，在A看，在B看 北京上海同时开出一列火车，飞船上看 在A看，多长时间相撞，在B看，。。。。 运动方向： 静止方向： 速度合成： S系速度：相对于S的速度，S的时空坐标求解 情景模式： 操场百米赛跑，速度？ 汽车上看，百米赛跑速度？ 两粒子AB相对运动，在A看，多长时间相撞？ 在B看，多长时间相撞？ 速度：信号！ B是信号，B在A系统的时空坐标，B的速度 A是信号，A在B系统的时空坐标，A的速度 有关联的两个视角，仅此而已！ 质量是常数 例 飞船以速度 u = 3c/5 飞离地球，它发射一个无线 电信号，经地球反射, 40s 后飞船才收到返回信号。 飞船发射信号时、 信号被地球反射时、飞船接收到信号时，分别从地球、飞船上测量，飞船离地球有多远？ 地球系，往返光程不同，总光程=光速*地球时（延时）。三个时间点，两个时间段：发射信号，信号到达地球，信号返回飞船。 光的时间 =飞船的时间。飞船到地球的最终距离=飞船走的距离+初始距离 S x O O' S' O' S' O' S' 蓝色：飞船路径；红色：光的路径 (1) 地球惯性系 S ： S x O O' S' O' S' O' S' 10c 16c 40c 发、收光信号两事件时间间隔 时延只和速度大小有关，和方向无关 解：(2) 飞船惯性系 S' ： 三距离 光信号往返各需时 20秒 光线返回 S' O' x' O S O S O S 8c 20c 32c 光线追地球 t' = 40s 是原时， 飞船系，光追地球然后返回。地球在位置1，飞船发射信号，信号追地球，当地球到位置2，光追上地球，然后返回，当地球到位置3时，返回飞船（原点）。飞船不动，因此光往返时间和路程均相等。 $