氫原子

氫原子

氫原子即氫元素的原子。氫原子模型:電中性的原子含有一個正價的質子與一個負價的電子,被庫侖定律束縛於原子核。氫原子擁有一個質子和一個電子,是一個的簡單的二體系統。系統內的 作用力只相依於二體之間的距離,是反平方連心力。我們可以這樣說,在 量子力學裡,沒有比氫原子問題更簡單,更實用,而又有解析解的問題了。1925/26 年,埃爾文·薛丁格套用他發明的 薛丁格方程式,以嚴謹的 量子力學分析,清楚地解釋了波耳答案正確的原因。

簡介

氫原子

是 氫元素的 原子。 電中性的原子含有一個正價的 質子與一個負價的 電子,被 庫侖定律束縛於 原子核

質子-結構模型圖質子-結構模型圖
氫原子模型氫原子模型

內。在大自然中,氫原子是 豐度最高的同位素,稱為

氫-1

,或

。氫原子不含任何 中子,別的氫 同位素含有一個或多箇中子。這條目主要描述氫-1 。

氫原子擁有一個質子和一個電子,是一個的簡單的二體系統。系統內的 作用力只相依於二體之間的距離,是反平方連心力。我們不需要將這反平方連心力二體系統再加理想化,簡單化。描述這系統的(非 相對論性的)薛丁格方程式有 解析解,也就是說,解答能以有限數量的常見函式來表達。滿足這薛丁格方程式的 波函式可以完全地描述電子的量子行為。我們可以這樣說,在 量子力學裡,沒有比氫原子問題更簡單,更實用,而又有解析解的問題了。所推演出來的基本物理理論,又可以用簡單的實驗來核對。所以,氫原子問題是個很重要的問題。

歷史

1913 年, 尼爾斯·玻爾在做了一些簡化的假設後,計算出氫 原子的光譜頻率。這些假想, 玻爾模型的基石,並不是完全的正確,但是可以得到正確的 能量答案。

1925/26 年,埃爾文·薛丁格套用他發明的 薛丁格方程式,以嚴謹的 量子力學分析,清楚地解釋了波耳答案正確的原因。氫 原子的 薛丁格方程式的解答是一個 解析解,也可以計算氫原子的 能級與 光譜 譜線的 頻率。薛丁格方程式的解答比波耳模型更為精確,能夠得到許多 電子 量子態的 波函式(軌域),也能夠解釋 化學鍵的 各向異性。

氫原子結構

人們對原子結構的研究始於19世紀末,首先對由一個電子繞著一個質子運動的氫原子進行研究。早在1885~1910年間。總結出原子有一個極小的核,幾乎集中了全部原子的質量,並帶正電荷,電子則繞該核運動。

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