《Theoretical Atomic Physics-ZY-1-1.ppt

主讲：朱瑜 Theoretical Atomic Physics 原子物理学研究的对象、方法和意义 本书结构及教学内容 学习时应注意几点 第一章 原子的基本状况 背景知识 J.J.Thomson原子模型 E.Rutherford原子模型 ? 粒子散射实验 ? 粒子散射理论 E.Rutherford原子模型的困难 1.1 背景知识 原子的大小 1.2 原子的核式结构 按汤姆逊模型从理论上预言: 散射角大于3°的比1%少得多； 散射角大于90°的约为10-3500。 粒子散射理论 建立在原子的核式结构模型基础之上，并且假设： 1、忽略电子的作用，因为： 2、粒子和原子核看成点电荷，两者之间的作用 服从库仑定律。 3、大角散射是一次散射结果。 4、原子核不动，m核mα （如不做这一假定，粒子的质量应采用折合质量 ） 对?粒子散射实验的说明 ?粒子散射实验的意义及卢瑟福模型的困难 空心圆锥角的立体角： d?与d?的对应关系 ： rsinθ rdθ 公式的物理意义：被每个原子散射到 之间的空心立体角dΩ内的α粒子，必定打在b~b-db之间的dσ这个环形带上. Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 散射截面: 是入射粒子被一个靶原子散射到 之间的那么一个立体角dΩ内的散射截面，它表示每个靶原子对散射的贡献，称为一个原子的有效散射截面。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 实验中是用?粒子轰击金箔(即金薄膜)中的金原子核，设薄膜的面积为A，厚度为t，如果单位体积中的原子数为N，那么薄膜中的原子核总数是 设薄膜很薄，这些原子核前后不互相遮蔽，每个原子核都对应着一个面积为d?的环面，打在这些环面上的?粒子都将被散射到?~?+d?之间的立体角d?内，所以薄膜上散射到?~?+d?之间的总有效散射截面是 A t 如果有n个?粒子射在这薄膜的全部而积A上，其中有dn个散射到?~?+d?之间，则应有： Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 可得 实际测量时，不取?与?+d?之间的全部立体角，也就是不采用前图中环形带所张的全部立体角。测量的荧光屏只在不同方向张了一个小立体角d?? ，实际测得的粒子数是在d??中的dn? 。但很容易理解， ?相同时，dn? ／d?? ＝dn／d?。所以上式与实验核对时，用dn? ／d?? 代替dn／d? 。 式中右边等于常数是指对同一? 粒子源和同一散射物的情况。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. （2）用同一?粒子源和同一种材料的散射物，在同一散射角 ?t （1）在同一? 粒子源和同一散射物的情况下 常数 见书上第15页表1.1的实验数据 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. （3）用同一个散射物，在同一个散射角 常数 （4）用同一个?粒子源，在同一个散射角，对同一Nt值 ?Z2 见书上第16页表1.2的实验数据 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 1913年盖革－马斯顿实验，验证前面三个关系。 1920年查德维克（Chadwick）改进仪器，测靶材原子序数，验证了最后一个关系。见书上第17页表1.3的实验数据。 改变靶材 实验确认“核式模型”的正确性 ?Z2 侧视图 俯视图 Ev