《原子物理学总结》PPT课件

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1、汤姆逊(Thomson)发现电子之后,对于原子中正负电荷的分布他提出了一个模型：原子中带正电荷的部分均匀分布在整个原子空间,电子镶嵌在其中。原子模型之Thomson原子模型同时该模型还进一步假定，电子分布在分离的同心环上，每个环上的电子容量都不相同，电子在各自的平衡位置附近做微振动。可以发射电磁辐射，而且各层电子绕球心转动时也会发光。这对于解释当时已有的实验结果、元素的周期性以及原子的线光谱，似乎是成功的。Thomson模型的失败：与α粒子散射实验结果不符合。葡萄干布丁模型或西瓜模型1α粒子散射实验否定了汤姆逊的原子模型，根据实验结果，卢瑟福于1911年提出了原子的核式模型。原子中心有一个

2、极小的原子核，它集中了全部的正电荷和几乎所有的质量，所有电子都分布在它的周围。卢瑟福核式模型2卢瑟福散射公式Rutherford公式关于小角散射的问题3氢原子光谱1885年Balmer对已观察到的14条谱线，给出：Balmer经验公式41896年，对于氢原子的Rydberg公式莱曼（Lyman）系（紫外区）1916年巴耳末（Balmer）系（可见光区）1885年帕邢（Paschen）系（近红外区）1908年布喇开（Brackett）系（红外区）1922年普丰德（Pfund）系（远红外区）1924年Balmer公式只是Rydberg公式的一个特例5玻尔氢原子理论1．原子行星模型的困难原子稳定

3、性困难电子加速运动辐射电磁波，能量不断损失，电子回转半径不断减小，最后落入核内，原子塌缩。原子的大小不能确定6光谱分立性困难电磁波频率等于电子回转频率，发射光谱为连续谱。2．玻尔模型（1913年）背景：能量子和光子假设、核式模型、原子线光谱(1)定态（stationarystate）假设电子只能在一系列分立的轨道上绕核运动，且不辐射电磁波，能量稳定。电子绕核运动频率电子轨道和能量分立（能级）7(2)跃迁（transition）假设原子在不同定态之间跃迁，吸收或发射能量。吸收发射频率规则8(3)角动量量子化假设电子定态轨道角动量满足量子化条件：角动量量子化来自电子的波动性首尾位相相同的环波才

4、能稳定存在,否则会由于波的相干叠加而消失可以由此结合行星模型导出诸如轨道半径、能量（能级）、Rydberg常数，等等9玻尔半径精细结构常数轨道半径赖曼系巴耳末系帕邢系电子轨道氢原子的玻尔轨道非相对论近似10能量最低:基态（groundstate）氢原子的定态能量能量的量子化激发态（excitedstate）能级（energylevel）一般用能级图表示原子量子化的能量值。在能级图上用一条横线一个能级11n，自由电子，相应的势能为零基态的能量为-13.6ev，所以将一个基态电子电离至少需要13.6ev的能量（电离能）一个自由电子与原子核结合为一个基态氢原子时，至少释放13.6ev的能量（

5、氢原子的结合能）12与Rydberg方程联系起来，可以得到Rydberg常数Rydberg常数13弗兰克－赫兹实验原子内部能量量子化证据除了光谱学方法之外，可否用其它方法证明原子中分立能级的存在？基本思想利用加速电子碰撞原子，使之激发。测量电子所损失的能量，即是原子所吸收的能量14弗兰克－赫兹实验1914年，Franck和Hertz实验发现原子经电子碰撞后吸收能量的分立性K：热阴极，发射电子KG区：电子加速，与Hg原子碰撞GA区：电子减速，能量大于0.5eV的电子可克服反向偏压，产生电流15光电效应的实验研究装置爱因斯坦光量子论与光电效应赫兹量子力学引论16爱因斯坦对光电效应的解释1905

6、年,爱因斯坦用光量子假设进行了解释（1）电磁辐射由以光速c运动的局限于空间某一小范围的光量子（光子）组成，每一个光量子的能量与辐射频率的关系为=h（其中h是普朗克常数）。（2）光量子具有“整体性”，一个光子只能整个地被电子吸收或放出。AlbertEinstein1879~19551905年用光量子假说解释光电效应171、散射光中谱线0，02、散射波长的改变量随散射角增加而增加。在同一散射角下相同,与散射物质和入射光波长无关。3、散射光中0的谱线强度随增加而减弱，随原子量增加而增强；相反。康普顿效应X射线在石墨上的散射18波粒二象性德布罗意物质波1924年，d

7、eBroglie将Einstein的光量子概念推广，提出了物质波的概念所有的粒子都具有波动性所有的波都具有粒子性PrinceLouis-victordeBroglie1892-198719波函数的统计解释Born的统计解释微观体系的波粒二象性，可以用统计的观点理解用波的表达式描述粒子的行为波的强度或复振幅，反映的是粒子在时刻t、空间点P处出现、或被发现的几率或几率幅复振幅就是几率波幅则经典意义下的描述波动的函数或复振幅就