原子跃迁的核效应(定稿) 2.doc

毕 业 论 文 题 目： 原子跃迁的核效应 学 院： 物理与电子工程学院 专 业： 物理学 毕业年限： 2014 学生姓名： 周学南 学 号： 201072010291 指导教师： 万建杰 原子跃迁的核效应 （姓名：周学南 指导老师：万建杰） （届别：2010届 专业：物理学 班级：物理学2班 学号：201072010291） 摘要：原子中的束缚电子对原子核的性质如核质量、电荷分布、自旋、磁化分布，甚至是原子核激发态的机制等极为敏感。原子跃迁时产生的能量可以反映这些核参数。因此，通过精确测量原子光谱可以得到相关原子核的信息。本文综述了通过原子结构数据鉴别相关核效应的理论和实验研究工作，给出了同位素位移及一些典型的高精度原子光谱实验技术。 关键词：同位素位移 双电子复合 核极化 原子宇称 高电荷态离子 Nuclear effects in atomic transitions Abstract：Atomic electrons are sensitive to the properties of the nucleus they are bound to, such as nuclear mass, charge distribution, spin, magnetisation distribution, or even excited level scheme. These nuclear parameters are reflected in the atomic transition energies.This work describes the theoretical and experimental aspects of the nuclear effects that can be identified in atomic structure data. An introduction to the theory of isotope shifts and hyperfine splitting of atomic spectra is given, together with an overview of the typical experimental techniques used in high-precision atomic spectroscopy. Keywords: isotope shifts; dielectronic recombination;nuclear polarisation; atomic parity violation; highly charged ions 目录 摘要 I 目录 II 引言 1 1 同位素位移 2 1.1质量位移 2 1.2 场位移 3 2确定同位素位移实验方法 6 2.1 光学同位素位移 7 2.2 X射线跃迁的同位素位移 11 2.3 双电子复合实验 11 总结 14 致谢 15 参考文献 15 引言 原子物理和原子核物理具有相同的发展史。1913年，尼尔斯·玻尔提出了他第一个原子模型，他将它描述成一个里边具有小而密集的带正电的原子核，外边环绕着沿电子轨道运动的电子的这样一个模型。1897年，约瑟夫·约翰·汤姆逊在阴极射线实验中发现了一个分立的负电荷，证实了电子的存在。这一发现极大地引起了从事微观物理研究的科学家们的兴趣。20世纪初量子力学的提出是物理学历史上的一个里程碑，从实验得到的原子光谱很好的描述了原子这一微观世界。随后，原子物理的研究转向了两方面，其一是电子环绕原子核的排列规律和重排过程，即原子跃迁。其二针对原子核的研究，如它的结构、原子核相互之间的作用以及它是由什么组成的这一系列问题。以致多年来这些问题的研究核心一直围绕原子的标准模型和基本组成粒子这两方面上。多年来，通过对这些问题的研究，终于得出了标准模型，即基本粒子理论。这些理论很好的诠释了四中基本力的前三种（电磁力，弱相互作用力，强相互作用力）支配自然界的所有物理过程。 从原子物理学可以得到多少原子核信息，又有多少原子核信息被运用于原子物理学中？本文就是针对这个问题的一些新的回答进行了综述。通常，在精确度要求不是很高的情况下，我们可认为原子核是一个带电的点电荷。但随着原子物理实验精度要求的提高，原子核的描述也经历了一个艰难的发展历程，其描述从点电荷发展到了