原子物理总复习-1.ppt

复习原则—— 知其然，更要知其所以然！ 原子物理学特点： （1）实验方法： 跃迁时可能发出的光谱线 （3）进行卢瑟福理论实验验证时发现小角散射与实验不符这说明： A.原子不一定存在核式结构 B.散射物太厚 C.卢瑟福理论是错误的 D.小角散射时一次散射理论不成立 练习题 * 或半定量的分析方法， 除了必要的内容要作定量的计算外， 使用量子力学方法去思考， 和物理图像去理解和分析物理问题 不要求严格解决问题，而是关注现象背后的物理根源。 常采用定性 目的是培养学生习惯于 善于利用物理直觉 第一章 原子的基本状况 一、电子与原子 电子 1897年 J.J汤姆逊实验发现 原子半径数量级：10-10m 原子质量单位 1mol物质含有的基本单元数为NA， 元素摩尔质量数值上等于该元素的原子量A，则单个原子的绝对质量为： 结果 大多数α粒子散射角很小; 约1/8000散射大于90°； 极个别的散射角等于180°。 二、α粒子散射实验 三、原子核式结构模型—卢瑟福模型 原子序数为Z的原子的中心,有一个带正电荷的核(原子核),它所带的正电量Ze ,它的体积极小(半径数量级10-15m)，但质量很大,几乎等于整个原子的质量,正常情况下核外有Z个电子围绕它运动。 四、库仑散射公式 散射角与瞄准距离间关系 瞄准距离：α粒子开始时的运动路径的延长线离原子核的垂直距离。 散射角：出射与入射方向夹角θ称散射角。 有心力角动量守恒 库仑力是保守力,系统机械能守恒 五、卢瑟福散射公式 dσ——有效散射截面，凡是击中这一截面积的α粒子都被散射到θ方向dΩ之中。 一个α粒子被一个原子散射 六、原子核半径的估算 原子的半径－ 10-1０ m（0.1nm） 当 时有 1.氢原子光谱的实验资料和经验规律 ——广义巴尔末公式 第二章 原子的能级和辐射 ——线系限 可见光区四条谱线 2.玻尔原子理论的三个基本假设： (1)定态假设 （2）频率条件 （3）轨道角动量量子化假设 n为正整数，称为量子数 得： （1）氢原子轨道半径量子化 角动量量子化假设 库仑力=向心力 （2）速度量子化 3.基本假设应用于氢原子： 库仑定律、牛顿定律仍适用，忽略万有引力，视核不动 ——精细结构常数 （3） 氢原子的能量量子化： 将 r n ，Vn 代入上式，得： n=1的状态能量最低，称为基态， n1诸状态称为激发态；n=2状态为第一激发态， 其余类推， n→∞的态 称为电离态。电离且静止 电离能：一般指从基态电离所需能量 对激发态，是激发态与电离态间能量差 激发能：激发态与基态间能量差 将能量表达代入 与广义巴尔末公式相比较， 得到里德伯常数 5.原子核不动：类氢离子的有关公式： 6.原子核运动(类氢原子）：只要用折合质量μ代替m，就从原子核不动的情况过渡到了原子核运动的情况。 举例：(1).正负电子形成的束缚系统—电子偶素, (2)被质子或原子核俘获后形成的 μˉ 原子 7、夫兰克——赫兹实验 用电子碰撞原子的方法使原子激发， 由低能态跃迁到高能态 证实了原子的内部能量是量子化的，也就是说证实了原子能级的存在。 （2）实验意义： 8、玻尔－索末菲理论 半长轴： 半短轴： ——主量子数 原子能量： ——角量子数 椭圆轨道 轨道角动量： 椭圆轨道的特征：当n一定时，电子可能的轨道是n个半长轴相同，半短轴不同的椭圆，l越小，椭圆半短轴越小，椭圆越扁。 不考虑相对论效应，能级是简并的，简并度为n。 考虑相对论效应，能级分裂为n重，l越小，能级越低，简并解除。 （考虑相对论效应） 常用组合常数 例1 试问：（1）4.0MeV的α粒子与金核对心碰撞时的最小距离是多少？ 解：由 对心碰撞时，散射角θ＝180，所以 (2)原子回到基态时，其辐射可能的波长为 例2．用能量为12.5电子伏特的电子去激发基态氢原子。试求氢原子所能达到的最高能态，在能级图上标出受激发的氢原子向较低能级跃迁时，可能发出的谱线，并计算出波长最小的谱线的波长. 解：设可以把氢原子从基态激发到n能级上 因为n只能取整数，所以氢原子最高能达到n=3的能态 练习 (1)原子半径的数量级是： A．10－10cm; B.10-8m C. 10-10m D.10-13m (2)原子核式结构模型的提出是根据 粒子散射实验中 A.绝大多数 粒子散射角接近180 B. 粒子只偏2～3 度 C.以小角散射为主也存在大角散射 D.以大角散射为主也存在小