【精品】原子物理学PPT教学教案.pptx

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1、原子物理学参考书：褚圣麟，苟清泉，谷建中，杨福家《原子物理学》绪论1.发展史及研究内容物理学是研究物质世界中物体运动的最一般规律和物质基本结构的学科.物质世界按其尺度的大小,可分为原子的概念两千年前就提出了,而我们学习的原子物理学,即建立在科学基础上的原子学说,则是从20世纪初才开始形成的一门学科(属于近代物理)。宇观天体物理宏观经典物理微观量子物理“原子”一词来自希腊文，意思是“不可分割的”。在公元前4世纪，古希腊哲学家德漠克利特(Democritus)提出这一概念，并把它看作物质的最小单元。

2、在十九世纪，人们在大量的实验中认识了一些定律，如：定比定律：元素按一定的物质比相互化合。若两种元素能生成几种化合物，则在这些化合物中，与一定质量的甲元素化合的乙元素的质量，互成简单整数比。倍比定律：在此基础上，1893年道尔顿提出了他的原子学说，他认为:1.一定质量的某种元素，由极大数目的该元素的原子所构成；2.每种元素的原子，都具有相同的质量，不同元素的原子，质量也不相同；3.两种可以化合的元素，它们的原子可能按几种不同的比率化合成几种化合物的分子。1896年贝克勒耳发现放射性光谱学的发展18

3、85年，巴尔末发现氢原子光谱系规律1887年，赫兹发现光电效应1895年，伦琴发现X射线1896年，贝克勒耳发现放射性1897年，汤姆逊发现电子1900年，普朗克黑体辐射理论1911年，卢瑟福原子模型1913年，波尔氢原子理论《原子物理》的研究内容：（1）原子.分子结构.性质.运动规律及相互作用。（2）以及由此如何决定物体宏观性质等问题.重点单价）电子原子重点：单（价）电子原子双价电子原子第一章原子的基本状况§1原子的质量与大小要求：质量、体积大小的数量级如何换算，如何测定？质量的换算：某原子实

4、际质量M原子量(自学)Nmol23Nmol6.0210个10体积的测定：方法有三。原子半径数量级：r10m电子的发现电子的发现并不是偶然的，在此之前已有丰富的积累。1811年，阿伏伽德罗（A.Avogadno）定律问世，提出1mol任何原子的数目都相同。1833年，法拉第（M.Faraday）提出电解定律，1mol任何原子的单价离子永远带有相同的电量-即法拉第常数。1874年，斯迪尼（G.T.Stoney）综合上述两个定律，指出原子所带电荷为一个电荷的整数倍，这个电荷是斯迪尼提出，用“电子”来命

5、名这个电荷的最小单位。1897年，汤姆逊（J.J.Thomson）发现电子：通过阴极射线管中电子荷质比的测量，汤姆逊（J.J.Thomson）发现了电子的存在。He§2原子的有核模型——卢瑟福1、模型的提出：散射实验装置粒子的大角散射铂实验现象镭：8000（1）大部分小角散射1（2）的粒子荧光屏20~30900~1800汤姆逊(Thomson)模型认为,原子中正电荷均匀分布在原子球体内，电子镶嵌在其中。原子如同西瓜，瓜瓤好比正电荷，电子如同瓜籽分布在其中。电子分布在分离的同心环上，电子在各自的平

6、衡位置附近做微振动。因而可以发出不同频率的光，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。R汤姆孙模型m7300me电子的影响忽略042Ze2r2rR时，F042Ze2R2rR时，FZer3R3rR时，有效电荷量QZer3rR时，有效电荷量Q00442eQR32Ze2rr2R3电荷受力F汤姆逊模型中，a粒子受力最大是在球表面时不可能形成大角散射卢瑟夫有核模型rQab42ctgbMv22Ze2Mv20vt2、粒子散射理论（1）库仑散射

7、公式yF正电荷分布在10-14-15---10m:2e.v0.Mb—瞄准距离—散射角v0vtvv0bZe.mx推导：假设条件v的速度（1）单次散射（2）靶核不动（3）只有库仑力（4）电子作用忽略r1dtdvM4r20FMa2Ze2r0外力距ML常数dt0L角动量守恒dMrI2dvda得MMvtv0bZe.mvvtv0xyFr:2e.v0.Mvt21代入L0dvMdMr2ddvL0得:rMr20ddtar0vtv0v0dvvtvtv0v02mvt2mv01122即v0vtvv2vsin22左2vs

8、inu00r0dLa右0jsinicosjsiniLa21cosL22a2cos2vsinbctgLv2aaMv2得证.讨论：dLardvvt00v0Laajcosi)d(sinφxyθ2L222coscosjsiniL2a22acosu0LLrmv1)b越小,ctgθ越小,则θ越大即α越靠近靶核,散射θ越大2)若靶核较轻，核运动不可忽略则把整个运动放在质心坐标系中,θ变为θc2mM1mMMM折合质量Mvb00LMvrsinbφMv0rddbR（2）卢瑟福公式打在b~b+db上落在d环内散射截面