
【化】 Sommerfeld elliptic orbit
ask; cable; demand; dull; large rope; rope; search
【医】 band; cable; chord; chorda; chordae; chordo-; cord; funicle; funiculus
funis; leash
end; last stage; minor details; powder; tip
【医】 tele-; telo-
humble; poor; unworthy
【化】 phenanthrene; phenanthrine
【医】 phenanthrene
【计】 elliptic orbit
索末菲椭圆轨道(Sommerfeld elliptical orbit)是德国物理学家阿诺德·索末菲在1915年对玻尔原子模型的扩展理论。该模型通过引入椭圆轨道和相对论修正,尝试更精确地解释氢原子光谱的精细结构现象。
核心概念与物理意义
轨道形状的扩展
索末菲将玻尔的圆形轨道推广为椭圆轨道,主量子数(n)决定轨道能量,角量子数(k)(后称轨道量子数)控制轨道偏心率。半长轴(a)与半短轴(b)满足关系:
$$
frac{a}{b} = frac{n}{k}
$$
这为电子运动提供了更接近经典力学的几何描述。
相对论修正
索末菲首次在量子理论中引入狭义相对论效应,发现电子速度接近光速时,质量变化会导致轨道进动和能级分裂。这一修正成功解释了氢原子光谱的精细结构(如巴尔默系的微小分裂)。
理论贡献与局限
该模型通过两个量子数((n)和(k))的引入,建立了量子化条件的普遍形式:
$$
oint p_i , dq_i = n_i h
$$
其中(p_i)为广义动量,(q_i)为广义坐标,(n_i)为量子数。这一公式成为旧量子论的重要基石。但理论仍无法解释多电子原子光谱,且未涉及电子自旋,最终被波动力学取代。
权威参考文献
索末菲椭圆轨道是德国物理学家阿诺德·索末菲(Arnold Sommerfeld)在玻尔氢原子模型基础上提出的扩展理论,主要用于解释原子中电子的运动规律和光谱现象。以下是详细解释:
椭圆轨道的引入
玻尔最初假设电子绕原子核做圆形轨道运动,但索末菲发现实际原子中电子可能沿椭圆轨道运动(类似行星绕恒星的轨道)。这一推广引入了更多自由度,允许轨道形状和角动量方向的变化。
量子化条件的扩展
索末菲将玻尔的量子化条件推广为广义量子化通则:
轨道的几何参量
椭圆轨道由半长轴(a)和半短轴(b)描述,两者均与量子数相关:
[
a = frac{4pivarepsilon_0 hbar n}{Z e m}, quad b = a cdot frac{l+1}{n}
]
其中(Z)为原子核电荷数,(e)为电子电荷,(m)为电子质量。
解释光谱现象
量子化轨道的多样性
相同主量子数(n)下,不同角量子数(l)对应不同椭圆形状,丰富了轨道的可能性(如(n=3)时,(l=0,1,2)对应三种椭圆)。
索末菲椭圆轨道是前期量子论的重要成果,为量子力学的诞生奠定基础。尽管后来被薛定谔方程等理论取代,但其思想仍影响现代原子物理和化学中的轨道概念。
如需进一步推导或实验细节,可参考高权威性来源(如、7、9)。
百升棒继电器变换成本赤色氧化铁初始简要表等待方式定性法制观念互换配件活性铝酒精变性添臭剂肌样体拉罗延氏手术雷诺氏综合征冷脆的裂殖菌纲硫氰酸根合理性论内感受秋毫无犯攘外热总量不变定律散光的实物输送介质素磁滤菌器坦桑尼亚停止电位涂模料脱氢异雄甾酮