《原子的基本状况》PPT课件

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1、绪论一、原子物理学研究内容原子物理学是研究原子的结构、运动规律及相互作用的物理学分支。主要研究：原子的电子结构；原子光谱；原子之间或与其他物质的碰撞过程和相互作用。整个宇宙各层次的尺寸1026│宇宙(单位m)1020│银河系1012│日地距离106│地球半径100│人10-3│尘埃10-6│可见光波长10-10│原子10-15│原子核10-18│电子二、原子物理学发展简史1、19世纪，建立了原子学说物质的原子学说：所有的化学元素都由原子组成热的原子学说：利用原子的运动解释热力学定律电的原子学说：自然界存在带电的原子实验总结，认识到原子是物质结构的一个层次重大发现有：2、19世纪末—20世纪初

2、，建立了严格的原子物理理论—量子力学。1869，周期表发现，门捷列夫1885，氢原子光谱规律发现，巴耳末1895，X射线发现，伦琴1896，放射线发现，贝克勒耳1897，电子发现，汤姆逊1900，能量子概念建立，普朗克1911，原子核式结构建立，卢瑟福1913，玻尔量子理论建立，玻尔1925前后，量子力学建立，近代物理的序幕原子物理的新篇章对原子这一层次的认识，从实验到理论获得比较完全的认识。3、20世纪初至现在，对物质结构的认识不断地深入，原子---原子核---基本粒子---夸克…,三、原子物理学的重要性2、与原子碰撞的研究相应，发展了电子束、离子束、粒子加速器、同步辐射加速器、各种能谱仪

3、，以及电子、离子探测器、光电探测器和微弱信号检测方法，还广泛地应用了核物理技术和光谱技术。1、原子物理学的发展对激光技术的产生和发展，作出过很大的贡献。激光出现以后，用激光技术来研究原了物理学问题，实验精度有了很大提高，因此又发现了很多新现象和新问题。射频和微波波谱学新实验方法的建立，也成为研究原子光谱线的精细结构的有力工具。因此，在20世纪50年代末以后，原子物理学的研究又重新被重视起来，成为很活跃的领域。3、原子物理学是物理专业骨干课程之一。(11门骨干课程：力、热、电、光、原、四大力学，固体物理、数理方法)，是学习近代物理的一门主要课程。（近代物理包括：原子物理、固体物理、量子力学与相

4、对论等)。参考书：《原子物理学》，褚圣麟编，《量子物理学》，史斌星编，《原子核物理学》，吴知非编。《原子物理学习题解答》，池贤兴编作业要求第一章原子的基本状况1.1原子的质量和大小一.原子的质量1．原子质量单位和原子量各种原子的质量各不相同而且非常小10-26kg，常用它们的质量同碳12原子质量的1/12进行比较，所得的数值，就是该种原子的相对原子质量。原子质量单位：原子量：原子包含1个原子质量单位(1u)数H：1.0079C：12.011O：15.999Cu：63.542．原子质量(绝对值)元素X的原子质量为：A：一摩尔原子以克为单位的质量数（原子量）。No：表示阿佛加德罗常数，No=6.

5、022×1023/mol对氢原子：MH=1.67367×10-27kg3、阿佛加德罗常数NoNo是联系微观物理量与宏观物理量的纽带。例：Nok=R普适气体常数R，k：玻尔兹曼常数微观物理量通过No这个大常数与宏观物理量联系，告诉我们原子和分子实际上是多么的小。1摩尔原子的物质中，不论哪种元素，含有同一数量的原子，这个数称为阿伏伽德罗常数。二.原子的大小量级（量级概念）1、将原子看作是球体,1摩尔原子占体积为如果物质的密度为，A为原子量，则1摩尔原子占有体积例如Li原子A=7，=0.7，rLi=0.16nm；Pb原子A=207，=11.34，rPb=0.19nm；原子的半径都约为10-10m即

6、Å的量级。2、气体分子动理论估算原子大小平衡态理想气体，分子看作半径为r的刚球，“跟踪”一个分子A，设A以平均相对速率相对其它分子运动，其它分子静止。dnA碰撞截面平均碰撞频率：一个分子单位时间内所受碰撞的平均次数平均相对速率和平均速率的关系为λ和N可由实验求得，对单原子分子来说，r就是原子的半径！气体分子在连续两次碰撞间所可能经过的各段自由路程的平均值:原子的半径都约为10-10m即Å的量级。三.关于电子1．电子的发现1874年Stoney提出电荷的最小单位1881年Stoney命名电量子为电子1899年Thomson测量和1897年J.J.Thomson证实阴极射线由负电微粒组成通过磁场

7、中的偏转测电子的发现1833年1mol一价离子所带电量为常数（法拉第常数）Faraday电解定律：析出物质量正比于电解液电量Millikan油滴实验精确测定1909年J.J.Thomson(1856-1940)inrecognitionofthegreatmeritsofhistheoreticalandexperimentalinvestigationsontheconductionofelectricit