尼尔·玻尔的原子模型是对卢瑟福原子模型由尼尔斯·玻尔和欧内斯特·卢瑟福于1913年提出。这篇文章将讨论什么是尼尔·玻尔的原子模型，它与卢瑟福的原子模型有何不同，它的三个假设和局限性。
尼尔·玻尔的原子模型是什么
根据尼尔斯·玻尔的理论，他的原子模型解释了原子的存在原子它由一个小而致密的原子核组成，原子核周围环绕着轨道运行的电子，很像太阳系的结构，粒子之间的吸引力是由于静电力而不是重力。
图1 -玻尔原子模型简介
所做的改进卢瑟福模型主要是对量子物理模型的解释。玻尔原子模型的成功之处在于它解释了氢原子发射谱线的里德伯公式。里德伯的观察在玻尔的理论中可以看作是对轨道能级之间跃迁或量子跳跃的能量的描述。
图2 -玻尔的原子模型
卢瑟福推断原子在20世纪早期，由一团弥漫的带负电荷的电子云包围着一个微小、密集、带正电荷的原子核。卢瑟福设想了一个原子的行星模型，但它有一个机械缺陷。当应用经典力学定律时，电子在绕原子核运行时会释放出电磁辐射。所以电子会失去能量，迅速向内旋转，并在大约16皮秒的时间尺度上坍缩成原子核。
的卢瑟福模型因此就变得不准确了，因为它预测所有的原子都是不稳定的。此外，如果电子向内旋转，随着轨道变得更小更快，发射频率会迅速增加。这将导致电磁辐射频率的连续条纹。为了克服卢瑟福模型的缺陷，玻尔提出了他的原子模型，并提出了三个公设。
图3 -尼尔·玻尔的图像
玻尔原子模型的假设
尼尔·玻尔提出的三个公设是:
- 电子可以绕着原子核在一定的稳定轨道上旋转，而不辐射任何能量，这与经典电磁学所表明的相反。稳定轨道称为静止轨道。它们是在离原子核一定距离处获得的。电子之间不能有其他轨道。
- 电子只能通过吸收或发射频率为ν的电磁辐射从一个指定轨道跳到另一个轨道来获得或失去能量，该频率由根据普朗克关系的壳层能量差决定:
∆E = E2-E1 = hv
h =普朗克常数，E =能量
- 玻尔的原子模型是以普朗克的量子辐射理论为基础的。当旋转电子的角动量是约简普朗克常数的整数倍时，在一定距离上获得静止轨道:
m.v.r =新罕布什尔州/ 2πr
地点:
M是电子的质量
V是电子的速度
R是电子的半径，
n = 1,2,3，以此类推，称为主量子数，h是普朗克常数。
图4 -玻尔的原子模型
n的最小值为1;它给出了最小的轨道半径0.0529纳米，即玻尔半径。当电子处于最低轨道时，它不能再靠近质子了。从角动量量子规则出发，玻尔可以计算氢原子和其他类氢原子和离子的允许轨道的能量。轨道与确定的能量有关，也被称为能级或能量壳层。在这些轨道中，电子的加速不会导致辐射或能量损失。
玻尔原子模型的局限性
以下列出了一些限制:
- 这个模型不能解释大部分较大原子的光谱。它只能预测较大原子的k - α或l - α x射线发射光谱，只有在另外两个特别的假设下。具有一个外层电子的原子的发射光谱，例如锂基团的原子，只能粗略地预测。如果已知许多原子的经验电子-核筛选因子，则可以利用里兹-里德伯组合原理从不同元素的相似原子的信息中推断出许多其他谱线。所有这些方法实际上都使用了玻尔的牛顿原子能量势模型。
- 玻尔的原子模型难以处理光谱线的相对强度。虽然在某些更简单的情况下，玻尔公式或对它的修改可以提供合理的估计，例如，克雷默斯·亨内伯格(KH)原子的斯塔克效应的计算。
- 它不能解释光谱线中精细或超精细结构的存在，这是各种相对论性和微妙效应的结果，也是电子自旋的复杂性。
- 模型不能解释塞曼效应。塞曼效应是指由外部磁场引起的光谱线变化。这也是更复杂的量子原理与电子自旋和轨道磁场相互作用的结果。
- 它违背了不确定性原理，不确定性原理认为电子有已知的轨道和位置，这两个参数不能同时测量。
- 玻尔的原子模型很难解释出现在某些原子光谱中的双重态和三重态，它们是非常接近的轨道对。玻尔的原子模型不能解释为什么某些能级会如此接近。
- 玻尔的原子模型不能预测为什么有很多电子的原子没有能级。它也不适用于像氦这样的中性原子。
还读:什么是ATOM——原子结构、原子模型和应用卢瑟福原子模型-金箔实验，结果与应用汤姆逊的原子模型-它是如何工作的，假设和限制
