
【化】 Bohr radius
like so; you
radii; radius; semidiameter
【計】 R
【醫】 radii; rndius
玻爾半徑(Bohr radius)是量子力學中描述氫原子電子軌道半徑的基本物理常數,由丹麥物理學家尼爾斯·玻爾于1913年提出。其英文對應為"Bohr radius",國際通用符號為$a_0$,定義為氫原子基态電子軌道半徑的理論值。
根據玻爾原子模型,玻爾半徑的表達式為: $$ a_0 = frac{4pivarepsilon_0hbar}{m_e e} $$ 其中$varepsilon_0$為真空介電常數,$hbar$為約化普朗克常數,$m_e$為電子質量,$e$為基本電荷量。經計算其數值約為$5.29177210903(80)times10^{-11}$米(來源:國際純粹與應用物理學聯合會2018年推薦值)。
在物理意義上,玻爾半徑表征了:
該常數被廣泛應用于原子物理學、量子化學及半導體物理領域,尤其在Hartree原子單位制中作為長度基準單位。根據《物理學手冊》(Springer, 2022版)的表述,玻爾半徑的提出标志着量子理論首次成功解釋原子穩定性,奠定了舊量子論向現代量子力學過渡的基礎。美國國家标準與技術研究院(NIST)的原子常數數據庫将其列為基本物理常數推薦值之一。
玻爾半徑是原子物理學中的核心概念,主要描述氫原子基态下電子軌道的特征尺寸,以下是詳細解釋:
玻爾半徑由尼爾斯·玻爾在1913年提出,基于經典力學與量子化條件的原子模型。它表示氫原子處于基态時,電子繞核運動的最小可能軌道半徑,也是電子出現概率最高的位置與原子核的距離。
根據國際标準數據(CODATA 2014),玻爾半徑的精确值為: $$ a_0 = frac{4pivarepsilon_0 hbar}{m_e e} = 5.2917721067 times 10^{-11} , text{米} $$ 其中:
該公式結合了電磁作用與量子化條件,通過精細結構常數$alpha$可簡化為$a_0 = frac{hbar}{m_e c alpha}$。
在半導體物理中,激子玻爾半徑引申為電子-空穴對(激子)的平均間距,用于判斷量子限域效應是否顯著。
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