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📜  玻尔的原子模型

📅  最后修改于: 2022-05-13 01:54:17.652000             🧑  作者: Mango

玻尔的原子模型

尼尔·玻尔提出了玻尔模型，是基于对卢瑟福原子模型的修改。卢瑟福的模型引入了原子核模型，其中解释了带正电的原子核被称为电子的带负电粒子包围。玻尔修改了它，解释说电子在固定轨道中移动，而不是在两者之间。他接着说，每个贝壳都有一个特定的能级。结果，卢瑟福解释了原子核，玻尔把它变成了电子及其能级。

卢瑟福的原子模型

在他的实验中，卢瑟福将来自放射源的高能 α 粒子流瞄准了一片金薄层（100 纳米厚）。为了分析 α 粒子产生的偏转，他在薄金箔周围覆盖了一个荧光硫化锌屏幕。卢瑟福的观察在某些方面与汤姆逊的原子模型相矛盾。

卢瑟福的 Alpha 散射实验的观察结果：

  1. 因为射向金片的大部分 α 粒子通过它而没有被偏转，所以一个原子中的大部分空间是空的。
  2. 金片以较小的角度偏转一些α粒子，导致每个原子中的正电荷分布不均匀。原子中的正电荷集中在原子的一小部分区域。
  3. 只有少数阿尔法粒子被偏转回来，这意味着只有少数阿尔法粒子具有接近 180 度的偏转角。结果，与原子的总体积相比，原子中带正电的粒子占据的体积非常小。

卢瑟福模型的局限性：

  • 根据卢瑟福的说法，电子在称为轨道的设定轨迹中围绕原子核运行。根据麦克斯韦的说法，加速的带电粒子会发射电磁辐射，因此围绕原子核旋转的电子也应该这样做。这种辐射会传输来自电子运动的能量，但会以轨道收缩为代价。电子最终会在原子核中坍缩。根据计算，使用卢瑟福模型，一个电子将在不到 10-8 秒的时间内在原子核中解体。结果，卢瑟福模型与麦克斯韦理论相矛盾，无法解释原子稳定性。
  • 卢瑟福模型中的一个问题是他忽略了原子中的电子排列，使他的理论不完整。
  • 尽管早期的原子模型是错误的并且无法解释某些实验结果，但它们为未来的量子力学突破奠定了基础。

玻尔原子模型

玻尔的原子模型可以描述为一个原子由三个亚原子粒子组成——质子、电子、中子。质子是一种带正电的粒子，是所有原子核的基本成分。它是最轻和最稳定的，并且具有与电子大小相等的电荷。电子是一种粒子，它是物质的基本组成部分，独立存在或作为原子核外的组成部分存在。中子是一种基本粒子，不带电荷，其质量略大于质子。质子和中子位于原子核心的一个微小原子核中。

每个能级都与固定量的能量相关联，只要电子在同一能级上继续旋转，电子的能量就不会发生变化，并且原子保持稳定。

玻尔原子模型的公设

  1. 在原子中，带负电的电子围绕带正电的原子核以称为轨道或壳的圆形路径旋转。
  2. 每个轨道或壳具有固定的能量，称为轨道壳。
  3. 能级用整数表示（n=1、2、3…）。这些整数也称为量子数，从n=1的原子核开始，具有最低的能级。当一个电子达到最低能级时，就说它处于基态。
  4. 当电子获得能量时，它们会从较低能级移动到较高能级。当它们失去能量时，它们会从较高的能量水平移动到较低的能量水平。

玻尔原子模型的局限性

  1. 它未能解释塞曼效应。在存在静磁场的情况下，塞曼效应会导致谱线分裂成许多分量。这类似于斯塔克效应。
  2. 它也未能解释斯塔克效应。斯塔克效应是在存在电场的情况下将谱线分成几个分量。
  3. 它违反了海森堡不确定性原理，无法解释更大原子的光谱。这个概念断言，一个物体的位置和速度不能同时精确地确定。事实上，在自然界中，绝对位置和精确速度的概念是没有关系的。

示例问题

问题一：玻尔模型和卢瑟福模型有什么关系？

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问题2：玻尔的原子模型是什么？

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问题 3：电子在玻尔模型中如何运动？

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问题 4：索末菲如何修正玻尔的理论？

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问题 5：卢瑟福原子模型的局限性是什么？

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