行星結(jié)構(gòu)原子模型|中性原子模型|實(shí)心帶電球原子模型|葡萄干蛋糕模型|土星模型|太陽(yáng)系模型|玻爾模型
盧瑟福的理論吸引了一位來(lái)自丹麥的年輕人,他的名字叫尼·玻爾(Niels Bohr,1885-1962)(左圖),在盧瑟福模型的基礎(chǔ)上,他提出了電子在核外的量子化軌道,解決了原子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性問(wèn)題,描繪出了完整而令人信服的原子結(jié)構(gòu)學(xué)說(shuō)。
玻爾出生在哥本哈根的一個(gè)教授家庭,1911年獲哥本哈根大學(xué)博士學(xué)位。1912年3-7月曾在盧瑟福的實(shí)驗(yàn)室進(jìn)修,在這期間孕育了他的原子理論。玻爾首先把普朗克的量子假說(shuō)推廣到原子內(nèi)部的能量,來(lái)解決盧瑟福原子模型在穩(wěn)定性方面的困難,假定原子只能通過(guò)分立的能量子來(lái)改變它的能量,即原子只能處在分立的定態(tài)之中,而且最低的定態(tài)就是原子的正常態(tài)。接著他在友人漢森的啟發(fā)下從光譜線的組合定律達(dá)到定態(tài)躍遷的概念,他在1913年7、9和11月發(fā)表了長(zhǎng)篇論文《論原子構(gòu)造和分子構(gòu)造》的三個(gè)部分。
玻爾的原子理論給出這樣的原子圖像:電子在一些特定的可能軌道上繞核作圓周運(yùn)動(dòng),離核愈遠(yuǎn)能量愈高;可能的軌道由電子的角動(dòng)量必須是 h/2π的整數(shù)倍決定;當(dāng)電子在這些可能的軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)原子不發(fā)射也不吸收能量,只有當(dāng)電子從一個(gè)軌道躍遷到另一個(gè)軌道時(shí)原子才發(fā)射或吸收能量,而且發(fā)射或吸收的輻射是單頻的,輻射的頻率和能量之間關(guān)系由 E=hν給出。玻爾的理論成功地說(shuō)明了原子的穩(wěn)定性和氫原子光譜線規(guī)律。
玻爾的理論大大擴(kuò)展了量子論的影響,加速了量子論的發(fā)展。
1915年,德國(guó)物理學(xué)家索末菲(Arnold Sommerfeld,1868-1951)把玻爾的原子理論推廣到包括橢圓軌道,并考慮了電子的質(zhì)量隨其速度而變化的狹義相對(duì)論效應(yīng),導(dǎo)出光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)同實(shí)驗(yàn)相符。
1916年,愛(ài)因斯坦(Albert Einstein,1879-1955)從玻爾的原子理論出發(fā)用統(tǒng)計(jì)的方法分析了物質(zhì)的吸收和發(fā)射輻射的過(guò)程,導(dǎo)出了普朗克輻射定律(左圖為玻爾和愛(ài)因斯坦)。愛(ài)因斯坦的這一工作綜合了量子論第一階段的成就,把普朗克、愛(ài)因斯坦、玻爾三人的工作結(jié)合成一個(gè)整體。
高能所科研處制作 內(nèi)容來(lái)自郁忠強(qiáng)編著的《從原子到夸克》、量子論創(chuàng)立、Chemistry網(wǎng)等