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1、原子物理学期末复习§原子结构1、原子模型�1�汤姆孙模型�实验��射线西瓜模型�2�卢瑟福模型�实验��粒子散射2a�ZZe库仑散射公式��12b=cota�r�m224��E0r是入射粒子可接近原子核的最小距离m理论�核式模型�意义�描绘了原子内部结构困难�无法解释原子的稳定性�同一性和再生性2、波尔理论�实验�光电效应�量子解释111氢光谱�波数��%�=R(-�n22�nn12巴尔末系n=1,2…,n=n+1…莱曼系�n=1,n=2,3…12112弗兰克-赫兹实验�证明原子内部能量是量子化的碱金属原子光谱�轨道在原子实中贯穿和原子实的极化理论�定
2、态假设Rch频率条件(跃迁假设)�hv�E��EE��nnn2n氢基态�E��13.6eV0角动量量子化�L�nh�mvr§电子-轨道自旋1、电子自旋�1�实验验证�施恩-盖拉赫实验证明了�空间量子化的事实�电子自旋假设的正确�s=1/2;电子自旋磁矩数值的正确�����g�2s,zBs碱金属双线碱金属能级分裂的原因是�自旋-轨道相互作用反常塞曼效应证明了�电子不是点电荷�它除了轨道角动量外�还有自旋运动。正常塞曼效应和反常塞曼效应产生差别的原因是�电子自旋。ureur�2�理论�角动量磁矩关系����L2meh量子表达式��j��j(j�1)gj�B
3、��j,z��mjgj�B��B�2me角动量量子化�L�l(l�1)hL�mhm�0,�1����lzzl1P155图18.3轨道角动量矢量模型ur11自旋假设�S�s(s�1)hs=s��hz2231sˆ2�lˆ22朗德g因子:g��()sˆ�s(s�1)j22ˆ2j2、泡利原理�1�实验�氦光谱有两套光谱�单一态和三重态�早先认为氦有正氦和仲氦��2�理论�泡利不相容原理�在一个原子中不可能有两个或两个以上的电子具有完全相同的�n,l,m,m�即原子中的每一个状态只能容纳一个电子。lsh�3�自旋-轨道耦合——描述费米子自旋不带电(质子�中子�电
4、子)2光子是玻色子自旋为h不遵循泡利不相容原理多电子耦合�电子组态�nln�l��判定原子态的跃迁定则�L-S偶合�Vs�0;Vl�0,�1;Vj�0,�1(j�0�j��0除外)J-J耦合�Vl�0,�1;Vj�0,�1(j�0�j��0除外)�4�泡利不相容原理①电子组态�电子的填充顺序原则�n+l相同�先填l小的n+l不同�n相同先填l小的�n不同先填n大的②基态的判定�洪特定则:同一电子组态不同原子态中�当S大的能级低�S相同L大的能级低附加定则:对于同科电子�l相同j不同,当电子数小于半满时J�L�S能级低当电子数大于半满时J�L�S能级低朗
5、德间隔定则:三重态中相邻能级间的间隔与两个J值中较大的那个值成正比1基态的判断�a)电子满壳层或满支壳层是s=l=j=0所以基态为S0b)最外壳层或支壳层未满时1m小于半满J小的能级低�L��mli�m(2l�1�m)�S�J=L-Si2221NN�nll大于半满J大的能级低�L��mli�(Nl�n)(n�)�S�J=L+Si222c)最外层有两个支层未满时分别求两个支壳层的L和S最后相加。③能级跃迁图��j�0�j��0除外�3、X射线��1�实验�康普顿散射实验�波长增长是因为自由电子与光子�短波X射线�弹性碰撞�2�理论�①谱线�连续谱�电子能
6、量加速连续标识谱�阳极材料的电子内壳层跃迁②布拉格公式�2dsin��n�§原子核1、核质量�结合能�核子结合成某种核时释放的能量。原子能�原子核结合能发生变化时释放的能量获得核能的两个途径�重核裂变�原子弹�轻核聚变�氢弹�2、核力�性质�①短程力②饱和性③强相互作用④合力与电荷无关⑤核力在极短程内存在斥心力⑥核力与自旋有关介子理论�P314费曼图�介子3、核变化衰变���t��t衰变率�N�Ne放射性活度�A�Ae00ln20.6931半衰期�T��平均寿命����1.44T1/21/2���AA�4A三种衰变��衰变�ZX�Z�2Y��释放He衰
7、变能�Ed�E�()A�4AA��衰变�X�Y�e��连续谱ZZ�1AA�X�Y�e��释放电子e和中微子pZZ�1�衰变�不带电—释放光子核反应公式:8聚变条件�轻核聚变温度约为10k3实现聚变反应的三个条件�等离子体的温度足够高;等离子体的密度足够大;所需的高温和密度须维持足够长的时间21、试计算原子处于D3/2状态的磁矩μ及投影μz的可能值2s+1=2——>s=1/2;l=2;j=3/2�13�31sˆ2�lˆ231�2�2-2�3�4g��()=+���j22ˆ222355j����22�25g��j(j�1)g����jjjB152626��
8、�mg�mg��,�——>����,��zjjBjjzBB55552、铍原子基态的电子组态是2
