玻尔模型

卢瑟福的核式结构模型较好地解释了α粒子大角度散射问题。但是根据经典理论,绕核高速旋转的电子将向外辐射电磁波,使电子能量减小, 电子运动的轨道也随之变小,直至电子落入原子核为止,这样的原子结构显然是不稳定的。

为了解决这一矛盾,1913 年丹麦物理学家玻尔(1885~1962)在卢瑟福核式结构模型的基础上,结合普朗克的量子理论,建立了一整套理论假说,确立了玻尔的原子模型,这是原子的早期量子理论。

玻尔原子结构模型的基本假说包含有(图 19-7): 图 19-7

  1. 原子只能处于一系列不连续的能量状态中,在这些状态中的原子才是稳定的,称为定态。处在定态中的原子的核外电子虽然作高速绕核运动, 但并不向外辐射能量。

  2. 原子只有在从一种能量为 E 初的定态跃迁到另一种能量为 E 末的定态时,才会发射或者吸收辐射能,辐射能由两定态的能量差决定。根据普朗克理论,发射或吸收的光子的频率ν同样也是确定的,即

hν=E 末-E 初, 式中的 h 是普朗克常量,h=6.63×10-34J·S。

根据玻尔理论,原子只能处于一定的稳定状态,原子由一种稳定状态跃迁到另一种稳定状态时才能辐射或吸收一定频率的光子。某一种元素的原子,处于被激发状态时只能放射出有限的几种具有一定频率的光子。玻尔关于原子只能处于一系列不连续的能量状态中的假设于 1914 年由德国物理学家弗兰克(1882~1964)和赫兹所做的著名实验所证实。