經(jīng)典物理學(xué)既無法解釋原子的穩(wěn)定性,又無法解釋原子光譜的分立特征,這時(shí)就需要新的理論,波爾在普朗克關(guān)于黑體輻射的量子論和愛因斯坦關(guān)于光子概念的啟發(fā)下,于1913年把微觀世界中物理量取分立值的觀念應(yīng)用到原子系統(tǒng),提出了自己的原子結(jié)構(gòu)假說。
玻爾原子理論的基本假設(shè)
1、軌道假設(shè)
原子中的電子在庫侖力的作用下,繞原子核做圓周運(yùn)動,服從經(jīng)典力學(xué)的規(guī)律。但是,電子軌道半徑不是任意的,只有當(dāng)半徑大小符合一定條件時(shí),這樣的軌道才是可能的。即電子的軌道是量子化的。 電子在這些軌道上繞核的轉(zhuǎn)動是穩(wěn)定的,不產(chǎn)生電磁輻射。
2、能級假設(shè)
當(dāng)電子在不同軌道上運(yùn)動時(shí),原子處于不同狀態(tài),具有不同能量,所以原子能量也是量子化的。
這些量子化的能量值叫能級;原子中這些具有確定能量的穩(wěn)定狀態(tài)叫定態(tài)。
能量最低的狀態(tài)叫基態(tài),其他狀態(tài)叫激發(fā)態(tài)。
下圖是氫原子基態(tài)(第一能級)與激發(fā)態(tài)之間的等量關(guān)系:
其中En表示第n能級的能量,E1表示基態(tài)(第一能級),
3、躍遷假設(shè)
當(dāng)電子從能量較高的定態(tài)軌道(設(shè)能量為Em)躍遷到能量較低的定態(tài)軌道(設(shè)能量為En,m>n)時(shí),它輻射出一定頻率的光子,光子的能量由這兩種定態(tài)的能量差決定,即
同樣的,當(dāng)電子吸收光子時(shí)會從較低的能量態(tài)躍遷到較高的能量態(tài),吸收的光子的能量同樣由兩種定態(tài)的能量差決定。
電離:完全脫離原子核束縛,電離條件:hv≥En。電離后電子剩余動能為:
玻爾模型的局限性
玻爾理論解決了原子的穩(wěn)定性和輻射的頻率條件問題,但是也有它的局限性。除了氫原子光譜外,在解決其他問題上遇到了很大的困難。如氦原子光譜玻爾理論解決不了,波爾理論還沒有完全解釋微觀粒子運(yùn)動的規(guī)律。
