
【化】 Bohr radius
like so; you
radii; radius; semidiameter
【计】 R
【医】 radii; rndius
玻尔半径(Bohr radius)是量子力学中描述氢原子电子轨道半径的基本物理常数,由丹麦物理学家尼尔斯·玻尔于1913年提出。其英文对应为"Bohr radius",国际通用符号为$a_0$,定义为氢原子基态电子轨道半径的理论值。
根据玻尔原子模型,玻尔半径的表达式为: $$ a_0 = frac{4pivarepsilon_0hbar}{m_e e} $$ 其中$varepsilon_0$为真空介电常数,$hbar$为约化普朗克常数,$m_e$为电子质量,$e$为基本电荷量。经计算其数值约为$5.29177210903(80)times10^{-11}$米(来源:国际纯粹与应用物理学联合会2018年推荐值)。
在物理意义上,玻尔半径表征了:
该常数被广泛应用于原子物理学、量子化学及半导体物理领域,尤其在Hartree原子单位制中作为长度基准单位。根据《物理学手册》(Springer, 2022版)的表述,玻尔半径的提出标志着量子理论首次成功解释原子稳定性,奠定了旧量子论向现代量子力学过渡的基础。美国国家标准与技术研究院(NIST)的原子常数数据库将其列为基本物理常数推荐值之一。
玻尔半径是原子物理学中的核心概念,主要描述氢原子基态下电子轨道的特征尺寸,以下是详细解释:
玻尔半径由尼尔斯·玻尔在1913年提出,基于经典力学与量子化条件的原子模型。它表示氢原子处于基态时,电子绕核运动的最小可能轨道半径,也是电子出现概率最高的位置与原子核的距离。
根据国际标准数据(CODATA 2014),玻尔半径的精确值为: $$ a_0 = frac{4pivarepsilon_0 hbar}{m_e e} = 5.2917721067 times 10^{-11} , text{米} $$ 其中:
该公式结合了电磁作用与量子化条件,通过精细结构常数$alpha$可简化为$a_0 = frac{hbar}{m_e c alpha}$。
在半导体物理中,激子玻尔半径引申为电子-空穴对(激子)的平均间距,用于判断量子限域效应是否显著。
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