原子物理学知识要点总结课件.ppt

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1、第一章原子的基本状况主要内容：原子的质量和大小、原子的核式结构、α粒子散射实验（重点）。基本要求：（1）掌握估算原子大小的方法、理解原子量的定义和原子量、原子质量的计算。（2）了解汤姆逊模型的要点和遇到的困难；理解卢瑟福核式结构的要点和提出核式结构的实验依据；原子的质量原子质量单位和原子量各种原子的质量各不相同，常用它们的相对值原子量。原子质量单位：原子量：原子包含1个原子质量单位(1u)的数量H：1.0079C：12.011O：15.999Cu：63.54将原子看作是球体,1摩尔原子占体积为原子的大小量级如果物质的密度为，A为原子量，则1摩尔原子占有体积原子的半径都约为1

2、0-10m即Å的量级。粒子散射实验结果：绝大多数散射角小于2度；约1/8000散射角大于90度，有的几乎达180度。大角散射是值得注意的现象。汤姆逊提出原子的布丁(pudding)模型下，单次碰撞不可能引起大角散射！多次散射引起的偏转角仍很小，在1度左右。要发生大于90o的散射，需要与原子核多次碰撞，其几率为10-2000!远小于实验测得的大角度散射几率1/8000。卢瑟福的原子核式模型1911年提出：原子由带正电荷并几乎占有全部质量的微小中心核以及绕核运行的电子所组成。……库仑散射公式。散射角θ与瞄准距b有关。…………卢瑟福散射公式d：α粒子被散射到θ-θ+dθ之间对应

3、立体角内每个原子的有效散射截面原子核的半径量级在10-14m~10-15m范围。第二章原子的能级和辐射基本要求：（1）氢原子光谱线系的特点及各线系公示表达。（2）玻尔理论基本假设。（3）氢原子光谱和能级。（4）掌握弗兰克-赫兹实验的目的、原理、结果和意义。一．氢原子光谱的线系巴尔末线系：氢原子的Rydberg常数（远紫外）赖曼系：（红外三个线系）帕邢系：布喇开系：普丰特系：线系的一般表示：令：光谱项并合原则：每一谱线的波数都可表达为二光谱项之差二、玻尔基本假设(1913年)(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，

4、能量稳定。电子轨道和能量分立(2)跃迁（transition）假设吸收发射原子在不同定态之间跃迁，以电磁辐射形式吸收或发射能量。频率条件吸收吸收hn跃迁频率：(3)角动量量子化假设为保证定态假设中能量取不连续值，必须取不连续值，如何做到？玻尔认为：符合经典力学的一切可能轨道中，只有那些角动量为的整数倍的轨道才能实际存在。三、关于氢原子的主要结果1、量子化轨道半径圆周运动：电子定态轨道角动量满足量子化条件：氢原子玻尔半径轨道量子化2、量子化能量能量的数值是分立的，能量量子化氢原子能级图激发态基态自由态基态（groundstate）激发态（excitedstate）电离能：将一

5、个基态电子电离至少需要的能量。对氢,13.59eV.对氢原子：（理论值，假设原子核质量无限大）（实验值）3、氢原子光谱令：则：考虑约化质量，里得堡常数是当M=∞，由上式R理论值，是相当于原子核质量无限大的R值。原子能级是分立的弗兰克－赫兹实验电子动能损失是分立的原子内部能量量子化证据电流突然下降时的电压相差都是4.9V，即，KG间的电压为4.9V的整数倍时，电流突然下降。结果分析表明：汞原子的确有不连续的能级存在，而且4.9eV为汞原子的第一激发电位。为什么更高的激发态未能得到激发？在这个实验装置中，加速电子只要达到4.9ev，就被汞原子全部吸收了；因此不可能出现大于4.9

6、ev能量以上的非弹性碰撞，故不能观察汞原子的更高激发态。第四章碱金属原子基本要求：（1）掌握碱金属光谱的4个谱线系（公式，参数物理含义）、光谱项和光谱的规律。（2）理解碱金属能级特点及其原因：原子实极化和轨道贯穿。（3）掌握电子的自旋和轨道角动量及其产生的相应磁矩，掌握自旋与轨道运动的相互作用能，并利用相互作用能解释能级的分裂。理解量子数n,l,s,j的物理含义及取值特点。（4）掌握单电子跃迁的选择定则。（5）了解氢原子光谱的精细结构。碱金属原子态符号：锂原子的四个线系可公式表为:，n=2,3,4…，n=3,4,5…，n=4,5,6…主线系:第二辅线系：第一辅线系：柏格曼系

7、：，n=3,4,5…:量子数亏损010000200003000040000厘米-126707主线系1869761038126一辅系二辅系柏格曼系2233334444555545s=0p=1d=2f=3H67锂原子能级图能级图锂的四个线系主线系：第二辅线系：第一辅线系：柏格曼系：钠的四个线系主线系：第二辅线系：第一辅线系：柏格曼系：，n=3,4,5…，n=3,4,5…，n=4,5,6…，n=2,3,4…，n=4,5…，n=3,4…，n=4,5…，n=3,4…原子实极化和价电子的轨道贯穿两种效应，使得碱金属