玻尔假设 为什么普遍介绍玻尔而非德布罗意的氢原子假设?
大概是因为好懂。 这里说的“好懂”是指对于已经掌握了一些经典力学的高中生而言。或者对于不需要详细研究量子力学基础理论但又要用到相关结论的大学生(比如利用原子发射光谱做元素分析的化学专业学生),用到玻尔模型的基本精神(而非整个模型本身)也就够了。
另外,个人的意见是,玻尔的原子理论并没有用到“电子具有波动性”这个条件,玻尔只是假设“氢原子外的电子只能在一系列分立的、能量为固定值的轨道上运动”,至于为什么要做这个假设,那只能是“因为这样能符合氢原子的发射光谱”。
固然,为了解释为什么要作出这个假设,就必须引入德布罗意波的概念,但那不是玻尔本人的成果。(参见上帝掷骰子吗:量子物理史话) 从氢原子的原子发射光谱居然是分立的这一现象出发,只要接受了“氢原子外的电子只能在一系列分立的、能量为固定值的轨道上运动”这个假设,剩下的事情用经典力学就能完全解决了,而且对氢原子的发射光谱可以完美解释。
对于已经能运用动能定理、向心力公式的高三学生,在教师的指导下对这一模型可以做到相当程度的理解,可以作为以后学习量子力学的跳板。
……但是如果讲德布罗意的波动模型,就得先费半天劲解释为什么必须要把电子看成波才能得出轨道能量分立,而且为了能作定量分析就非得描述那个电子的波动方程不可,而电子的波函数ψ的意义——“ψ的平方对应于电子在该区域出现的概率”——是难以理解的,即使经典力学学得再好,初次接触这个概念仍然会觉得费解。
更不要提为了详细解电子的波动方程——也就是薛定谔方程,一个二阶偏微分方程,还得先学习什么叫微分,什么叫偏微分,什么叫微分方程,什么叫偏微分方程,什么样的偏微分方程是有稳定解的,从而什么样的薛定谔方程是可解的,不可解的要作出什么样的近似…… 这些问题,非物理专业的研究生大概都要觉得头疼。
如果楼主觉得“德布罗意的氢原子模型不如玻尔的模型受重视”,与其说是德布罗意模型不重要,不如说只是因为楼主并没有处在“重视德布罗意模型的人群”中?
