原子物理学原子物理.ppt

散射公式推导:设入射粒子为α粒子，在推导库仑散射公式之前，我们对散射过程作如下假设：1.假定只发生单次散射，散射现象只有当α粒子与原子核距离相近时，才会有明显的作用，所以发生散射的机会很少；2.假定粒子与原子核之间只有库仑力相互作用；结束目录nextback3.忽略核外电子的作用，这是由于核外电子的质量不到原子的千分之一，同时粒子运动的速度比较高，核外电子对散射的影响极小，可以忽略不计；4.假定原子核静止。这是为了简化计算。如上图所示,α粒子在原子核Ze的库仑场中运动,任一时刻t时的位失为，作用前后α粒子的速度分别为和,任一时刻的速度为,α粒子的入射能量为E,α粒子受到原子核的斥力作用,由牛顿第二定律可得:结束目录nextbackZe(1)(2)(3)即结束目录nextbackF为有心力,所以α粒子对原子的角动量守恒,即(4)(5)两边同时积分有对左边(6)(7)结束目录nextback因为库仑力是保守力,系统机械能守恒,取距原子核无限远处势能为0,则有Zeback目录next结束两边同时积分有对左边(6)(7)结束目录nextback因为库仑力是保守力,系统机械能守恒,取距原子核无限远处势能为0,则有（6）式整理成:——库仑散射公式等式右边:从库仑散射公式我们可以看出，b与θ之间有着对应关系，瞄准距离b减小，散射角θ增大。故而大角散射必须瞄准距离很小。结束目录nextback——库仑散射公式库仑散射公式对核式结构模型的散射情况作出了理论预言，它是否正确只有实验能给出答案，但由于瞄准距离b实验上无法测量。因此对库仑散射公式还需要进一步推导，以使微观量与宏观量联系起来！即设法用可观察的量来代替b，从而进行相关实验。结束目录nextback首先,我们来看只有一个靶原子核时的情形由库仑散射公式,我们知道,随着瞄准距离b的减小,散射角θ增大。如右上图，瞄准距离在b→b-db之间的粒子,必然被散射到θ→θ+dθ之间的空心圆锥体之中.b卢瑟福（Rutherford）散射公式结束目录nextback→问题：环形面积和空心圆锥体的立体角之间有何关系呢?→环形面积：b空心锥体的立体角：实验装置如上图所示。放射源R中发出一细束α粒子，直射到铂的薄膜F上以后，由于各α粒子所受铂中原子的作用不同，所以沿着不同的方向散射。荧光屏S及放大镜M可以沿着以F为中心的圆弧移动。当S和M对准某一方向上,通过F而在这个方向散射的α粒子就射到S上而产生闪光，用放大镜M观察闪光，就能记录下单位时间内在这个方向散射的α粒子数。从而可以研究α粒子通过铂的薄片后按不同的散射角θ的分布情况。原子物理学参考教材褚圣麟《原子物理学》，高等教育出版社1979年版；杨福家《原子物理学》，高等教育出版社第三版；徐克尊《近代物理学》，高等教育出版社；周世勋《量子力学教程》，高等教育出版社1979年版；曾谨言《量子力学》，科学出版社第三版第一卷；任课教师：韩伟办公室：306AtomicPhysics原子物理学物

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学经典物理近代物理力、热、光、电磁原子物理量子力学相对论固体物理粒子物理原子核物理分子物理...揭示了微观世界的奥秘阐述了高速世界的规律物质结构的微观理论经典近代宏观微观原子物理学研究对象：微观客体物体发光（宏观现象）原子跃迁（微观本质）研究方法：注重实验实验结果新的理论提出新的模型新的假设实验验证方法思想1第一节背景知识2AtomicPhysics原子物理学3第二节原子的核式结构模型：4卢瑟福模型卢瑟福模型的提出卢瑟福散射公式第一章：原子的基本状况第一节：背景知识第一章：原子的基本状况：卢瑟福模型“原子”一词来自希腊文，意思是“不可分割的”。在公元前4世纪，古希腊哲学家德漠克利特(Democritus)提出这一概念，并把它看作物质的最小单元。定比定律：倍比定律：元素按一定的物质比相互化合。若两种元素能生成几种化合物，则与一定质量的甲元素化合的乙元素的质量，在这些化合物中互成简单整数比。在十九世纪，人们在大量的实验中认识了一些定律，如：结束目录nextback在此基础上，1893年道尔顿提出了他的原子学说，他认为:结束目录nextback根据道尔