能級圖如左圖所示
原子各能級的關係為：
En=E1/n2(n=1,2,3,...)
氫原子的基態能量：
E1=-13.6 eV
基本介紹
- 中文名：玻爾原子模型
- 外文名：Bohr model of atom
- 表達式：hv=Em-En
- 提出者：波爾
- 提出時間：1913年
- 套用學科：物理
- 適用領域範圍：量子力學
- 適用領域範圍：解釋氫原子光譜
定態假設,能量假設,軌道假設,波爾模型發現,相關公式,實驗驗證,歷史影響,
定態假設
原子只能處於一系列不連續的能量狀態中，在這些狀態中原子是穩定的。電子雖然繞核旋轉，但並不向外輻射能量，這些狀態叫定態。
能量假設
原子從一種定態躍遷到另一種定態時，它輻射或吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態的能量差決定。hv=Em-En（h為普朗克常數）。
軌道假設
原子的不同能量狀態對應於電子的不同運行軌道。由於原子的能量狀態是不連續的，因此電子運動的軌道也可能是不連續的，即電子不能在任意半徑的軌道上運動。
波爾模型發現
1913年英國劍橋大學的學生N·Bohr提出了一個假設，成功地解釋了H原子光譜。
基本思想
① 承認盧瑟福的原子天文模型
② 放棄一些經典的電磁輻射理論
③把量子的概念用於原子系統中
玻爾的三條假設
① 原子系統只能存在於一系列不連續的能量狀態中（E1、E2、E3···），在這些狀態中，電子繞核作加速運動而不輻射能量，這種狀態稱這為原子系統的穩定狀態（定態）
②頻率條件：當原子從一個定態躍遷到另一個定態時，發出或吸收單色輻射的頻率滿足：只有當原子從一個較大的能量En的穩定狀態躍遷到另一較低能量Ek的穩定狀態時，才發射單色光。反之，當原子在較低能量En的穩定狀態時,吸收了一個頻率為n的光子能量就可躍遷到較大能量Em的穩定狀態。
③處於穩定態中，電子繞核運動的角動量滿足角動量量子化條件
假設1 是經驗性的，它解決了原子的穩定性問題；
假設2 是從普朗克量子假設引申來的，因此是合理的，它能解釋線光譜的起源。
假設3 表述的角動量量子化原先是人為加進去的，後來知道它可以從德布羅意假設得出。
結論：電子軌道是量子化，能量是量子化的，能量最低的狀態叫基態，其他狀態叫做激發態。
玻爾理論的優點和其局限性
1.玻爾理論的優點:
成功解釋了氫原子光譜不連續的特點.
2.玻爾理論的局限性
這個理論本身仍是以經典理論為基礎,且其理論又與經典理論相牴觸.它只能解釋氫原子以及類氫原子（如鋰++離子，等）的光譜,在解決其他原子的光譜是就遇到了困難,如把理論用於其它原子時,理論結果與實驗不符,且不能求出譜線的強度及相鄰譜線之間的寬度.這些缺陷主要是由於把微觀粒子(電子,原子等)看作是經典力學中的質點,從而把經典力學規律強加於微觀粒子上(如軌道概念)而導致的.
波爾模型的困難
此外，玻爾模型無法揭示氫原子光譜的強度和精細結構，也無法解釋稍微複雜一些的氦原子的光譜，以及更複雜原子的光譜。因此，玻爾在領取1922年諾貝爾物理學獎時稱：“這一理論還是十分初步的，許多基本問題還有待解決。”
玻爾模型引入了量子化的條件，但它仍然是一個“半經典半量子”的模型。完全解決原子光譜的問題必須徹底拋棄經典的軌道概念。儘管玻爾模型遇到了諸多困難，然而它顯示出量子假說的生命力，為經典物理學矢量子物理學發展鋪平了道路。
相關公式
波爾模型的能級圖和對氫原子光譜的條件
hv=En-E2,即hc/λ=-E1(1/2n-1/n2)
故里德伯常數R=-E1/hc
實驗驗證
1897年，美國天文學家皮克林在恆星弧矢增二十二的光譜中發現了一組獨特的線系，稱為皮克林線系。皮克林線系中有一些譜線靠近巴耳末線系，但又不完全重合，另外有一些譜線位於巴耳末線系兩臨近譜線之間。起初皮克林線系被認為是氫的譜線，然而玻爾提出皮克林線系是類氫離子He發出的譜線。隨後英國物理學家埃萬斯在實驗室中觀察了He的光譜，證實玻爾的判斷完全正確。
和玻爾提出玻爾模型幾乎同一時期，英國物理學家亨利·莫塞萊測定了多種元素的X射線標識譜線，發現它們具有確定的規律性，並得到了經驗公式——莫塞萊定律。莫塞萊看到玻爾的論文，立刻發現這個經驗公式可以由玻爾模型導出，為玻爾模型提供了有力的證據。
1914年，詹姆斯·弗蘭克和古斯塔夫·赫茲進行了用電子轟擊汞蒸汽的實驗，即弗蘭克-赫茲實驗。實驗結果顯示，汞原子內確實存在能量為4.9eV的量子態。1920年代，弗蘭克和赫茲又繼續改進實驗裝置，發現了汞原子內部更多的量子態，有力地證實了玻爾模型的正確性。
歷史影響
“玻爾理論”的提出，打破了經典物理學一統天下的局面，開創了揭示微觀世界基本特徵的前景，為量子理論體系奠定了基礎，這是一種了不起的創舉，不愧為愛因斯坦的評價－－玻爾的電子殼層模型是思想領域中最高的音樂神韻。
