第1页，共39页，星期日，2025年，2月5日基本要求1.基本掌握玻尔的氢原子轨道理论；2.理解微观粒子的波粒二象性，掌握其不确定度关系，并会运用；3.理解波函数及薛定谔方程；4.掌握四个量子数理论及原子的电子壳层结构理论，并会运用.1第2页，共39页，星期日，2025年，2月5日第十八章原子的量子理论基础§18-1氢原子光谱的实验规律§18-2玻尔的氢原子理论§18-3微观粒子的波粒二象性§18-4不确定度关系(测不准关系)§18-5波函数§18-6薛定谔方程(一维)§18-7一维无限深势阱中的粒子§18-8电子的自旋四个量子数§18-9原子的电子壳层结构(QuantumTheoryofAtom)2第3页，共39页，星期日，2025年，2月5日§18-1氢原子光谱的实验规律一、线状光谱：实验发现，炽热的气态元素可发射分立的光谱线，称线状光谱，也称原子光谱.二、氢原子光谱的实验规律：(TheExperimentLawofHydrogenAtomSpectrum)光谱:电磁波辐射按波长和强度分布的记录.原子的光谱分布，可反映原子结构信息.3第4页，共39页，星期日，2025年，2月5日1.每条谱线的波数k、n为正整数，knR=1.0973?10-7m-1为里德伯常数2.存在谱线系2~3kv4第5页，共39页，星期日，2025年，2月5日§18-2玻尔的氢原子理论一、原子的核型结构与经典物理学的矛盾电子绕核运动，产生电磁辐射，能量衰减，最终将落于核上；(与事实不符)随电子绕核运动轨道半径逐渐减小，辐射频率连续变化，应产生连续光谱.(与事实不符)二、玻尔的基本假设(1912)(Bohr’sHydrogenAtomicTheory)(演示)5第6页，共39页，星期日，2025年，2月5日n称为量子数原子只能处在一系列能量不连续的稳定状态，这些状态下的电子在不同的圆轨道上运动，不辐射能量，这些状态称为定态.1.定态假设：定态电子的轨道角动量L是量子化的2.量子化条件：3.频率条件：原子从能量为En的定态跃迁到Ek的定态时，会发射或吸收一个频率为?的光子，且6第7页，共39页，星期日，2025年，2月5日三、氢原子的电子轨道半径和能量1.轨道半径基态(n=1)轨道半径?2.能量:7第8页，共39页，星期日，2025年，2月5日n=5n=4n=3n=2n=∞n=1n=6线系限氢原子的能级图紫外区红外区可见光区(演示)结论：氢原子的能量是量子化的，称为能级.几点说明：8第9页，共39页，星期日，2025年，2月5日.,...4,3,21.1激发态称为，基态称为==nn2.一个氢原子一次只发射频率一定的一个光子；3.实验中观察到的谱线是由大量原子发光形成的；4.基态氢原子的电离能(电子脱离原子核的束缚成为自由电子所需的能量):四、玻尔理论的局限性：1.将电子看作宏观物体，用坐标、轨道等概念及牛顿定律描述其运动；2.对所提出的量子化条件给不出理论解释。9第10页，共39页，星期日，2025年，2月5日§18-3微观粒子的波粒二象性一、德布罗意假设(1924)一切实物粒子(如电子、原子、分子)都具有波动性(?、?)；并且粒子性与波动性的联系为(TheWaveandCorpuscularityDualPropertyofMicrocosmicParticle)能量动量或10第11页，共39页，星期日，2025年，2月5日与实物粒子相联系的这种波称为德布罗意波或物质波.(实为几率波)1.大于光速，即德布罗意波的相速度??c；(因为它是几率波)注:?太小显示不出波动性.二、实验验证电子束通过金多晶薄膜的衍射实验(戴维逊-革末实验1927年)11第12页，共39页，星期日，2025年，2月5日因h极其微小，所以子弹的波长小得难以测量，因而，宏观物体只表现出粒子性.例题1：m=0.01kg，v=300m/s的子弹电子的单缝、双缝、三缝和四缝衍射实验(约恩逊实验196