原子物理学总复习 .ppt

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1、原子物理学总复习2014年段正路第一章原子的基本状况重点：1，原子的核式结构2，α粒子散射实验的意义1、卢瑟福的原子核式模型2.α粒子的散射实验：α粒子被静止核的库仑场散射的角度θ由下式决定原子中的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子中央一个很小的体积内，称为原子核。原子中的电子在核的周围绕核运动。3.卢瑟福公式：被散射到与粒子的初始运动方向成θ角的元立体角dΩ内的相对粒子数为：第二章原子的能级和辐射重点：1、氢原子光谱的实验规律。2、玻尔的氢原子理论。1、氢原子光谱的一般规律原子发光具有线状光谱的特征，氢原子光谱的实验规律是：R—里德堡常数；T(m)—光谱项。m=1，n=2、3

2、、4…，赖曼系（紫外）m=2，n=3、4、5…，巴尔末系（可见光）m=3，n=4、5、6…，帕邢系（红外）m=4，n=5、6、7…，布喇开系（远红外）光谱线系2、玻尔的氢原子理论三个基本假设：⑴定态假设：电子在符合量子条件的轨道上运动时，原子具有一定能量而不发生辐射。⑵频率规则：电子从能量En的定态跃迁到Em时，原子辐射光子，其频率⑶角动量量子化条件：Pφ=mrv=nh/2π，n=1、2、3…三个结论：⑴氢原子中电子的轨道半径：⑵氢原子的能级公式：n=1、2、3…n=1、2、3…⑶氢原子光谱：氢原子能级能量与对应光谱项关系式：两个实验：1、夫兰克—赫兹实验物理意义：为原子的量子化

3、能级的存在给出了直接的实验验证。2、史特恩—盖拉赫实验史特恩—盖拉赫实验证实了（1）角动量空间取向量子化；（2）电子自旋假设。第三章量子力学基础光的波粒二象性微观粒子的二象性海森堡不确定关系波函数Ψ的统计解释：波函数模的平方代表某时刻t在空间某点附近单位体积内发现一个粒子的概率，即代表概率密度。第四章碱金属原子和电子自旋重点：1、碱金属原子光谱的规律和能级2、碱金属原子光谱精细结构的规律3、电子自旋与轨道的相互作用规律一、基本内容碱金属原子光谱项碱金属原子定态的能级2、碱金属原子光谱规律的解释⑴多电子原子结构的价电子模型⑵碱金属原子能级简并解除，能量不仅与n有关，还与l有关。原因

4、：a.原子实极化。b.轨道贯穿。碱金属原子光谱精细结构的规律主线系第二辅线系（锐线系）第一辅线系（漫线系）柏格曼线系（基线系）四个线系碱金属原子光谱精细结构产生的原因电子自旋轨道角动量自旋角动量自旋—轨道耦合自旋磁矩与轨道运动产生的磁场相互作用引起的能量修正项是：自旋与轨道角动量耦合：精细结构产生的原因：对于S态电子（l=0），j量子数取唯一值1/2，故为单层。对于p、d、f…等电子（l≠0），j量子数取两个可能值，故为双层。单电子辐射跃迁的选择定则：∆l=±1，∆j=0，±1原子态符号重态数nlj价电子符号原子态符号12301/21s011/2½3/22s2p,2p0123s3

5、p3d1/2½3/22/32/54.4电子自旋同轨道运动的相互作用第五章多电子原子重点：1、氦和碱土金属的光谱的一般规律2、两个价电子的角动量耦合规律和原子态3、泡利原理4、多电子原子光谱的一般规律5、跃迁选择定则1.氦和碱土金属光谱规律2.电子组态的表示基态电子组态：简记：1.两套光谱线系，两套能级2.两套能级间不产生跃迁3.电子组态相同的，三重态能级总低于单一态相应的能级；三重能级结构中，同一值的三个能级，值大的能级低（倒转次序）简记：L-S耦合总角动量LS耦合下的原子态符号表示:s=0，单重态s=1，三重态洪特定则朗德间隔定则能级排布规则j-j耦合j-j耦合下原子态标记泡利

6、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状态(完全相同的四个量子数)。一.跃迁只能发生在不同宇称的原子态间辐射跃迁的选择定则j-j耦合跃迁选择定则:L-S耦合跃迁选择定则:（00除外）（00除外）或对换二.看具体的耦合形式第六章在磁场中的原子一、基本要求1、理解用有效磁矩代表原子总磁矩的理由2、掌握在LS耦合下原子总磁矩的计算公式3、理解在外磁场中原子能级的分裂4、理解斯特恩—盖拉赫实验的解释5、确切理解塞曼效应轨道运动：自旋运动：原子的磁矩=电子的轨道磁矩+电子的自旋磁矩+原子核的磁矩电子的轨道磁矩+电子的自旋磁矩原子的磁矩1、单电子原子的磁矩在LS

7、耦合下原子总磁矩的计算公式单电子原子总磁矩（有效磁矩）:朗德因子2、多电子原子的磁矩L-S耦合j-j耦合3、在外磁场中原子能级的分裂在外磁场中原子能量计算公式拉莫尔旋进在外磁场中,原子的能级分裂成个,间隔为--洛伦兹单位与能量变化ΔE对应的能级的光谱项变化为：5、塞曼效应塞曼效应—在足够强的外磁场中，原子光谱的谱线发生分裂，分裂后的每条谱线都是偏振的。正常塞曼效应：在塞曼效应中，如果每条光谱线分裂成三条有规律的谱线，一条波长不变（称为π线偏振光，电矢量平行于外磁场），另外两条的波