原子的能级和辐射近代物理学教学课件.ppt

这两个过程同时发生，且跃迁的原子数都与辐射密度成正比，与起始状态的原子数成正比。 根据原子能态分布公式 知道： 低能级的原子数要大于高能级的原子数，所以一般在辐射作用下，原子由低能级向高能级跃迁的原子数目要多于由高能级向低能级跃迁的原子数。 也就是说，一般情况下，处在辐射场中的原子吸收量要大于辐射量，所以不能向外界发出光。 现以我们希望在光的作用下能发出与更多的光，就必须使处在光场中的原子辐射量要大于吸收量，这样才能向外界输出更多的光。 要做到这一点，就必须使N2大于N1，这种情况称作反转。 如果把一个原子体系的原子数在能级上的分布反转，而且它自己所发的辐射(开始时可能是自发辐射)足够强的话，就可以自己触发受激发射，成为一个强的辐射源，这就是一种激光器。 在这种情况下产生的光就称为激光（Laser，全称 “light?amplification?by?stimulated?emission?of?radiation”,意为由受激辐射光放大产生的辐射）。 4、激光原理 产生激光的关键是实现粒子数的反转。 目前实现粒子数反转的方法很多。 如：对固体工作物质，常采用强光激励法，它利用闪光灯产生瞬间的强光，使粒子数反转，最早出现的红宝石激光器便是利用这中原理。 对气体工作物质常用气体放电法（实验室常用的He-Ne激光器）；对半导体工作物质，采用注入大电流激励发光，这就是现在用得最多的半导体激光器，它体积小，重量轻。 但是并不是任何物质都可以作为产生激光的工作物质。 要为要实现数子数反转，工作物质的能级必须满足一定的条件。 下面我们对其中一种可能实现粒子数反转的能级（三能级系统）作些简单的介绍。 设有三能级，E1，E2和E3，三能级中的粒子数满足指数关系，如图所示。 现在如果有频率为 的强辐射照在粒子上，使一部分E1能级的粒子跃迁到E3能级，可使E1和E3的粒子数几乎相等。 如果E2比较靠近E3。这样就能使E3能级的粒子数大于E2能级的粒子数。 从而在E2和E3之间形成了粒子数的反转。 如果这时又有 的辐射触发这两能级间的跃迁，就会形成有放大作用的受激辐射，也就是产生激光。 如果E2接近E1，则有可能因E1的粒子减少，而在E2和E1之间形成反转。 第一章、第二章小结 内容提要： 1、第一章、第二章小结 2、习题 目的要求： 1、通过小结及时地复习所学的知识，加深对第一、二两章知识的系统理解 2、通过习题的讲解，掌握用所学知识解决问题的能力 重点难点： 1、教学重点是让学生掌握玻尔氢原子理论，教学难点是量子化条件，能量公式、氢能级图及主量子数、角量子数和磁量子数的物理意义。 第一章、第二章小结 一、小结 第一章： 1．原子的质量和大小 2．原子核式结构模型 (1)汤姆孙原子模型 (2) 粒子散射实验：装置、结果、分析 (3)原子的核式结构模型 (4) 粒子散射理论： 库仑散射理论公式（会推导）： (P12式1) 卢瑟福散射公式： 实验验证: 是靶原子的摩尔质量 (5)微分散射面的物理意义、总截面 (6)原子核大小的估计 散射角 （会推导） 粒子正入射： 第二章： 1.氢原子光谱：线状谱、五个线系（记住名称、顺序）、广义巴尔末公式: 光谱项 并合原则： 2.玻尔氢原子理论： (1)玻尔三条基本假设的实验基础和内容 （记熟） (2)圆轨道理论（会推导）：氢原子中假设原子核静止，电子绕核作匀速率圆周运动 (3)实验验证： （a）氢原子五个线系的形成 (会推导） 非量子化轨道跃迁 （b）夫－赫实验：装置、结果及分析；原子的电离电势、激发电势 3.类氢离子（ ，正电子偶素， 原子等） (1)?He+光谱:毕克林系与氢原子巴耳末系的异同等，类氢离子波数公式 (2)理论处理（会推导）：计及原子核的运动，电子和原子核绕共同质心作匀速率圆周运动 正负电荷中心之距 能量 里德伯常数变化 重氢（氘）的发现 4.椭圆轨道理论 索末菲量子化条件 为整数 一定， 一定， 长半轴一定，有 个短半轴，有 个椭圆轨道 （状态），即 为 度简并 5空间量子化： (1)旧量子论中的三个量子数n， 的名称、取值范围、物理意义。 名称 取值 物理意义 主量子数 电子轨道大小，能级高低主要因素 角量子数 轨道形状，有n种，值越小表明轨道偏心率越大 磁量子数 轨道的方向，有2n+1个方向 (2)空间量子化（ 空间取向）、电子的轨道磁矩（旧量子论） 斯特恩—盖拉赫实验（现象、说明的问题） 二、习题 1、教材习题 P21：7 2、(1)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 (B). 粒子只偏 (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角散射 （2）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： ( )