原子物理学 (电子教案)

合集下载

《原子物理学》教案

《原子物理学》教案课程简介：《原子物理学》是在经典物理课程（力学、热学、电磁学、光学）之后的一门重要必修课程。

它上承经典物理，下接量子力学，属于近代物理的范畴。

它以力、热、光、电磁等课程的知识为基础，从物理实验规律出发，引进量子化概念，探讨原子、原子核及基本粒子的结构和运动规律，从微观机制解释物质的宏观性质，同时介绍原子物理学知识在现代科学技术上的重大应用。

本课程强调物理实验的分析、微观物理概念和物理图像的建立和理解。

通过本课程教学，使学生初步了解物质的微观结构和运动规律，了解物质世界中三个递进的结构层次，为学习量子力学和后续专业课程打下基础。

在内容体系的描述上，原子物理学采用了普通物理的描述风格，讲述量子物理的基本概念和物理图像，以及支配物质运动和变化的基本相互作用。

该课程大致分为三个层次：第一是成熟、已有定论的基本内容，要求学生掌握并能运用；第二是目前已取得的最新研究成果，要求学生明确其物理概念和物理图像；第三是前沿研究课题内容，要求学生了解并知道其研究方向。

本课程注重智能方面的培养，力求讲清基本概念，而大多数问题需经学生通过阅读思考去掌握。

部分内容由学生自行学习。

本课程原则上采用SI 单位制，同时在计算中广泛采用复合常数以简化数值运算。

[通常用Å（1Å=10-10m ）描写原子线度，用fm (m fm 15101-=)描写核的线度，用eV 、MeV 描述原子和核的能量等。

]第一章原子的位形：卢瑟福模型§1-1背景知识“原子”概念（源于希腊文，其意为“不可分割的” ）提出已2000多年，至19世纪，人们对原子已有了相当的了解。

由气体动理论知，1mol 原子物质含有的原子数是12310022.6-⨯=mol N A 。

因此可由原子的相对质量求出原子的质量，如最轻的氢原子质量约为kg .2710671-⨯；原子的大小也可估计出来，其半径是nm .10(m 1010-)量级。

《原子物理学》教学大纲

《原子物理学》教学大纲课程类别：专业基础课，必修课先行课程：力学、电磁学、光学、高等数学后继课程：近代物理实验、量子力学主要教材：杨福家，原子物理学(第四版)，北京：高等教育出版社，2008总学时：48理论学时：48学分： 3开课学院：物理电子工程学院实验学时：实验纳入《近代物理实验》课程适用专业：国家理科基地、光信息、应用物理考核方式：考试参考书1 禇圣麟，原子物理学，北京：高等教育出版社，1979, 2005 年1 月第30次印刷。

(注：本书在1987年国家教育委员会举办的全国优秀教材评选中获国家教委一等奖)2 C. J. Foot，Atomic Physics，伦敦：牛津大学出版社，20053 徐栋培、陈宏芳、石名俊，原子物理与量子力学，北京：科学出版，20084 崔宏滨，原子物理学(第二版)，合肥：中国科学技术大学出版社，20125 徐克尊、陈向军、陈宏芳，近代物理学(第二版)，合肥：中国科学技术大学出版社，2008一、课程的目标和任务原子物理学是研究物质微观结构和运动规律的重要基础课，是深入了解物质结构和特性的基础，是许多学科的基础，所以这门课将为学生从事相关学科的研究及其应用领域工作打下良好的基础。

本课程的主要目标和任务是：以原子结构为中心，以科学实验为依据，详细研究原子的结构、性质、及其运动和变化规律，揭示现象与规律的本质；讲述量子物理的基本概念、基本原理和物理图象；初步了解原子核的结构、组成、性质及其相互作用规律；介绍原子物理学的前沿科学研究进展，通过理论与科研实践的结合培养学生分析和解决问题的能力。

二、课程教学的基本要求通过本课程的学习，使学生熟练掌握原子物理学、原子核物理学的基本原理、基本概念和基本规律；掌握原子和原子核的结构、运动规律和研究方法；攻克重点难点问题的解决办法，理论联系科研实践，揭示问题的本质和关键，培养学生不怕困难、勇于探索发现的精神，提高分析和解决问题的能力，使学生具备良好的科研素养，为学生将来的创新性研究工作打好基础。

原子的核外电子排布教案

原子的核外电子排布教案一、教学目标1. 让学生了解原子的基本结构，知道原子由原子核和核外电子组成。

2. 使学生掌握核外电子的排布规律，能运用能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则解释核外电子的排布。

3. 培养学生的观察、分析和推理能力，提高学生对原子结构的理解和运用能力。

二、教学重点与难点1. 教学重点：核外电子的排布规律及其应用。

2. 教学难点：能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则的理解和应用。

三、教学方法采用问题驱动法、案例分析法和小组合作法，引导学生观察、分析和推理，培养学生的科学思维能力。

四、教学准备1. 教学课件：原子的核外电子排布相关图片和动画。

2. 教学素材：有关核外电子排布的案例和练习题。

3. 教学工具：黑板、粉笔、多媒体设备。

五、教学过程1. 导入：通过展示原子结构模型，引导学生回顾原子的基本结构，提出问题：“原子的核外电子是如何排布的？”2. 讲解：讲解原子的核外电子排布规律，包括能量最低原理、泡利不相容原理和洪特规则。

3. 案例分析：分析具体案例，让学生运用核外电子排布规律解释原子光谱、化学性质等现象。

4. 练习：布置练习题，让学生巩固核外电子排布的知识。

5. 总结：对本节课内容进行总结，强调核外电子排布的重要性。

6. 拓展：引导学生思考核外电子排布在其他领域的应用，如材料科学、生物化学等。

7. 布置作业：布置相关作业，巩固所学知识。

8. 课后反思：教师对本节课的教学效果进行反思，为下一步教学做好准备。

六、教学内容与课时安排1. 教学内容：第六章：核外电子的能级和轨道第七章：能量最低原理第八章：泡利不相容原理第九章：洪特规则第十章：核外电子排布的应用2. 课时安排：每章内容安排2课时，共10课时。

七、教学评价1. 课堂参与度：观察学生在课堂上的发言和提问情况，评估学生的参与度。

2. 练习题的正确率：分析学生完成练习题的情况，评估学生对核外电子排布知识的掌握程度。

3. 小组讨论与合作：评价学生在小组讨论和合作中的表现，评估学生的团队协作能力。

高中物理第二章原子结构第1节电子教学案教科版

第1节电__子(对应学生用书页码P16)一、带负电的微粒1．阴极射线由真空管的阴极发射出的一种射线。

2．阴极射线的特点(1)在真空中沿直线传播。

(2)撞击到玻璃上会产生黄绿色的荧光。

3．本质带负电的粒子流。

二、微粒比荷的测定1．比荷带电粒子的电荷量与质量之比称为比荷，又称为荷质比。

2．汤姆孙对阴极射线的探究(1)让阴极射线分别通过电场或磁场，根据偏转现象，证明它是带负电的粒子流并求出了其比荷。

(2)结论：粒子带负电，其电荷量的大小与氢离子大致相同，而质量远小于氢离子的质量，后来组成阴极射线的粒子被称为电子。

三、电子电荷量的精确测定元电荷1．电子的电量与电荷量子化(1)电子电荷可根据密立根油滴实验测定，数值为：e＝1.60×10－19_C。

(2)带电体所带电荷量具有量子化的特点，即任何带电体所带电荷只能是电子电荷的整数倍，即q＝ne(n是整数)。

2．元电荷一个电子的电荷量称为元电荷。

[特别提醒](1)阴极射线的实质是电子流，不是光线。

(2)电子电荷量e＝1.60×10－19 C是人们为计算方便而取的近似值，任何物体带电荷量q＝ne是电子电荷量的整数倍，不能理解为是1.60×10－19 C的整数倍。

1．判断：(1)阴极射线是由真空玻璃管中的感应圈发出的。

( )(2)阴极射线撞击玻璃管壁会发出荧光。

( )(3)密立根实验发现了电荷是量子化的。

( )答案：(1)×(2)√(3)√2．思考：汤姆孙是如何通过实验发现电子的？提示：汤姆孙通过测定阴极射线的电性实验，测得阴极射线中含有带负电的粒子，然后通过测定阴极射线中负粒子的比荷的大小(通过带电粒子在电磁场中的运动实验)从而推理得到阴极射线中的粒子是电子。

(对应学生用书页码P16)对阴极射线性质的研究1.)远大于所受重力，故研究电场力(或洛伦兹力)对电子运动的影响时，一般不考虑重力的影响。

2．带电性质的判断方法(1)方法一：在阴极射线所经区域加上电场，通过打在荧光屏上的亮点的变化和电场的情况确定带电的性质。

原子物理学电子教案

原子物理学电子教案第一章：引言1.1 课程介绍了解原子物理学的基本概念、研究对象和意义。

掌握原子的结构、特性以及原子物理学的发展历程。

1.2 原子物理学的基本概念原子：物质的基本组成单位，由原子核和核外电子组成。

原子核：带正电的粒子，由质子和中子组成。

核外电子：带负电的粒子，围绕原子核运动。

1.3 原子物理学的研究对象原子核结构：研究原子核内部的组成、性质和相互作用。

原子光谱：研究原子在不同能级间的跃迁和辐射。

原子碰撞：研究原子在相互作用过程中的动力学行为。

1.4 原子物理学的发展历程道尔顿原子论：提出原子概念，认为原子是不可分割的基本粒子。

汤姆逊原子模型：提出“葡萄干面包式”原子模型。

卢瑟福原子模型：提出原子核式结构模型。

玻尔原子模型：引入量子理论，解释原子的光谱线。

量子力学：发展完善，揭示原子内部微观世界的基本规律。

第二章：原子核结构2.1 原子核的基本性质质子数（Z）：原子核中质子的个数，决定了元素的种类。

质量数（A）：原子核中质子和中子的总数。

原子序数（W）：原子核中质子数和中子数的差值。

2.2 原子核的稳定性结合能：原子核中质子和中子相互作用的总能量。

比结合能：结合能与核子数的比值，反映原子核的稳定性。

原子核衰变：放射性元素的原子核自发地放出射线，转变为其他元素。

2.3 原子核的分类轻核：质量数小于56的原子核。

重核：质量数大于56的原子核。

超重核：质量数大于84的原子核。

2.4 原子核的相互作用强相互作用：原子核内部质子和中子之间的基本相互作用。

电磁相互作用：带电粒子之间的相互作用。

弱相互作用：引起原子核衰变的基本相互作用。

第三章：原子光谱3.1 原子光谱的基本概念能级：原子内部电子可能存在的状态。

能级跃迁：电子从一个能级跃迁到另一个能级的过程。

光谱：原子跃迁时放出的电磁辐射。

3.2 线光谱和连续光谱线光谱：由特定原子发射或吸收的特定波长的光组成的谱线。

连续光谱：包含从红光到紫光所有波长的光。

原子物理学教学大纲

原子物理学理论课教学大纲《原子物理学》课程教学大纲新06年8月课程编号：02300009课程名称：原子物理学英文名称：Atomic Physics课程类型：专业基础课总学时：54学分：2.5适用对象：物理、电子信息科学专业本科生先修课程：高等数学、力学、电磁学、光学1.课程简介本课程着重从光谱学、电磁学、X射线等物理实验规律出发，以原子结构为中心，按照由现象到本质、由实验到理论的过程帮助学生建立起微观世界量子物理的基本概念，并利用这些基本概念说明原子、分子以及原子核和粒子的结构和运动规律，介绍在现代科学技术上的重大应用。

是近代物理的入门课程，是物理专业的一门重要基础课。

本课程需在高等数学、力学、电磁学、光学之后开设，是理论物理课程中量子力学部分的前导课程，拟在第三学年第一学期开出。

2.课程性质、目的和任务本课程是物理专业学生必修课。

是力学、电磁学和光学的后续课程、近代物理课的入门课程。

是量子力学、固体物理学、原子核物理学、激光、近代物理实验等课程的基础课。

目的是引导学生从实验入手，用量子化和微观思维方式，分析微观高速运动物体的规律。

主要任务是：通过本课程的教学，让学生对原子及原子核的结构、性质、相互作用及运动规律有概括而系统的认识。

通过对重要实验现象以及理论体系逐步完善过程的分析，使学生建立丰富的微观世界的物理图像和物理概念，培养学生用微观思维方式分析问题和解决问题的能力。

3.教学基本要求(1)了解原子物理学、原子核物理学发展的历程，培养科学研究的素质，加深对辩证唯物主义的理解。

(2)了解原子和原子核所研究的内容和前沿研究领域的概况，培养有现代意识、有远见的新一代大学生。

(3)掌握原子、原子核物理学的基本原理、基本概念和基本规律；掌握处理原子、原子核物理学现象及问题的手段和途径。

培养学生掌握科学研究的基本方法。

(4)使学生了解无限分割的物质世界中的依次深入的不同结构层次，理解原子核的结构和基本性质、基本运动规律；(5)结合一些物理学史介绍，使学生了解物理学家对物理结构的实验一一理论一一再实验——再理论的认识过程，了解微观物理学对现代科学技术重大影响和各种应用，并为以后继续学习量子力学和有关课程打下基础。

初中原子物理教案

初中原子物理教案一、教学目标1. 理解原子的概念，掌握原子的基本结构。

2. 了解原子核和电子的性质，理解原子的内部结构。

3. 掌握原子的化学性质，了解原子在化学反应中的行为。

4. 培养学生的实验操作能力和观察能力，提高学生的科学思维能力。

二、教学内容1. 原子概念的引入：介绍原子是物质的基本单位，构成物质的基本组成部分。

2. 原子结构：介绍原子的核和电子，核由质子和中子组成，电子绕核运动。

3. 原子核的性质：介绍原子核的组成，质子和中子的性质，原子核的稳定性。

4. 电子的性质：介绍电子的负电荷，电子的运动轨迹，电子的能级。

5. 原子的化学性质：介绍原子的化学反应，原子的化合价，原子的化学键。

三、教学方法1. 采用问题引导法，通过提问引发学生思考，激发学生的学习兴趣。

2. 使用模型或图片展示原子结构，帮助学生直观理解原子的内部构造。

3. 进行实验演示，观察原子在化学反应中的行为，加深学生对原子性质的理解。

4. 开展小组讨论，鼓励学生发表自己的观点，培养学生的合作能力和口头表达能力。

四、教学评估1. 课堂问答：通过提问检查学生对原子概念的理解和掌握程度。

2. 实验报告：评估学生在实验中的观察能力、操作能力和对实验结果的分析能力。

3. 作业练习：布置相关的习题，巩固学生对原子性质的记忆和理解。

4. 单元测试：进行一次单元测试，全面检查学生对原子物理的掌握情况。

五、教学资源1. 教材：《初中物理》相关章节。

2. 教具：原子模型、图片、实验器材。

3. 课件：制作相关的课件，辅助教学。

4. 参考资料：提供相关的参考资料，供学生自主学习。

六、教学内容6. 原子核反应：介绍轻核聚变和重核裂变，解释链式反应以及核能的释放。

7. 放射性现象：解释放射性衰变的概念，介绍α衰变、β衰变和γ射线。

8. 原子光谱：解释原子的能级和光谱线，介绍吸收光谱和发射光谱。

9. 量子力学基础：简要介绍量子力学的基本概念，如波粒二象性和量子态。

原子物理教学教案

图片、动画等
互动讨论：鼓励学生参与在线讨论，分享学习心得
和问题，提高学习效果
拓展阅读：推荐相关的原子物理书籍、论文和网站，帮助学生深入了
解原子物理知识
实践操作：提供实验视频和操作指南，帮助学生掌
握实验技能和操作方法
感谢观看
汇报人：XX
教学视频与案例分析
教学视频：提供生动形象的原子物理实验演示
互动教学：鼓励学生参与讨论，提高学习积极性
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
案例分析：通过实际案例分析，帮助学生理解原子物理概念
实验操作：指导学生进行实验操作，提高动手能力
网络资源与拓展阅读
网络资源：提供丰富的原子物理教学资源，如视频、
原子光谱：原子在受激发后发出的光
能级：原子中的电子所处的能量状态
光谱与能级的关系：不同能级之间的跃迁产生不同的光谱
光谱分析：通过分析光谱来了解原子的能级结构和性质
原子核衰变与裂变
原子核衰变：放射性元素的原子核自发地放出粒子或射线，转变为另一种元
素的过程
裂变：一个重原子核分裂成两个或更多较轻原子核的过程，伴有巨大的能量
能力目标
理解原子物理的基本概念和原理掌握原子物理的基本实验方法和技能能够运用原子物理知识解决实际问题培养科学思维和创新意识
情感态度与价值观
激发学生对原子物理的兴趣和好奇心
培养学生的科学精神和探索精神
引导学生树立正确的世界观和人生观
培养学生的社会责任感和环保意识
3
教学内容
原子的基本结构
教具：包括原子物理实验所需的仪器、设备、材料等，如原子模型、光谱仪等

原子物理学(电子教案)

原子与原子核的弱相互作用
β衰变
原子核中的中子可以通过弱相互作用转化为质子，同时释放出电子和反中微子。这种过程称为β衰变，是弱相互作用的一种表现。
宇称不守恒
弱相互作用违反了宇称守恒定律，即镜像对称性的破缺。这一发现对于理解粒子物理中的对称性和破缺具有重要意义。
中子衰变
自由中子也会通过弱相互作用发生衰变，转化为质子、电子和反中微子。中子衰变是宇宙中元素合成的重要过程之一。
原子核裂变与聚变实验方法与技术
裂变反应实验
通过中子轰击重核引发裂变反应，释放大量能量和中子，来研究裂变反应机制和核能利用。
聚变反应实验
利用高温高压条件使轻核发生聚变反应，释放大量能量和中子，来研究聚变反应机制和核能利用。
核聚变装置与技术
研究和发展实现受控核聚变的装置和技术，如托卡马克装、激光惯性约束聚变等。
原子与原子核的强相互作用
核力
原子核中的质子和中子通过强相互作用相互束缚在一起，形成稳定的原子核。这种力称为核力，是强相互作用的一种表现。
夸克模型
强相互作用可以用夸克模型来描述。夸克是构成质子和中子等强子的基本粒子，它们通过交换胶子来传递强相互作用。
色禁闭
强相互作用具有色禁闭的特性，即夸克和胶子被束缚在强子内部，不能直接观测到自由的夸克和胶子。这一特性使得强相互作用在短距离内非常强大，而在长距离内迅速减弱。
库仑力
原子中的电子和原子核之间存在库仑力，即静电力。这种力使得电子被束缚在原子核周围，形成
原子。
电磁辐射
原子中的电子在运动时，会发出电磁辐射，如可见光、紫外线等。这些辐射是原子与原子核电磁相互作用的表现。
精细结构

原子物理学电子教案

原子物理学电子教案第一章：引言1.1 课程介绍了解原子物理学的基本概念和研究对象理解原子物理学在现代科学技术中的应用价值1.2 原子物理学发展简史掌握汤姆逊、卢瑟福、玻尔等著名物理学家的主要贡献了解原子物理学的发展对人类认识自然界的意义1.3 学习方法指导注重理论联系实际，提高解决问题的能力注重数学工具的运用，提高数据分析和处理能力第二章：原子的核外电子2.1 电子的基本性质掌握电子的带电性质、质量、速度等基本参数理解电子在原子中的运动规律2.2 电子的能级分布掌握玻尔模型，了解能级的概念和能级跃迁规律理解原子的线谱特征和光谱分析方法2.3 原子轨道和电子云掌握薛定谔方程，了解原子轨道的形状和大小理解电子云的概念，掌握电子云的密度分布特征第三章：原子核的结构与衰变3.1 原子核的基本性质掌握原子核的组成、质量和电荷守恒定律理解原子核的结合能和比结合能概念3.2 核力与核稳定性掌握核力的性质、作用范围和强度理解核稳定性的判据，掌握原子核的分类方法3.3 核衰变与核反应掌握核衰变的基本类型、衰变方程和半衰期概念理解核反应的类型、反应机制和应用第四章：原子光谱与能级跃迁4.1 原子光谱的基本特征掌握原子光谱的线形、强度和间距等特征理解原子光谱的分立和连续谱的区别与联系4.2 能级跃迁与原子光谱掌握能级跃迁的原理，理解跃迁概率与能级差的关系了解激光原理及其在原子光谱中的应用4.3 原子光谱的应用掌握原子光谱在元素分析和量子光学领域的应用了解我国在原子光谱研究方面的重要成果第五章：激光及其应用5.1 激光的基本原理掌握激光的产生原理、特点和分类理解激光的光谱纯度和相干性等特性5.2 激光的应用领域掌握激光在通信、医疗、加工等领域的应用技术了解激光技术在我国的发展现状和前景5.3 激光与原子相互作用的实验研究掌握激光冷却和捕获原子的实验方法理解激光操控原子核和电子的原理及其在实验中的应用第六章：原子碰撞与散射6.1 原子碰撞的基本过程掌握弹性碰撞、非弹性碰撞和共振态散射的特点理解散射截面和交叉截面的概念6.2 弹性散射与Rutherford散射掌握Rutherford散射实验的原理和结果了解散射角度与散射粒子的能量关系6.3 原子激发态的退相干与碰撞诱导的跃迁理解碰撞过程中激发态原子的退相干现象掌握碰撞诱导的能级跃迁规律第七章：原子核衰变与核反应7.1 原子核衰变过程掌握α衰变、β衰变和γ衰变的特点及衰变方程理解半衰期的概念及其对放射性元素应用7.2 核反应堆原理理解核裂变和核聚变反应的基本过程掌握核反应堆的工作原理和类型7.3 核辐射与核探测理解核辐射的类型和特性掌握核探测技术的基本原理和应用第八章：原子物理学的实验技术8.1 光谱仪器的原理与使用掌握光谱仪器的结构和工作原理理解光谱分析的方法和应用8.2 激光冷却与原子捕获理解激光冷却的原子机制和实验方法掌握原子捕获技术及其在实验中的应用8.3 原子干涉与量子态操控理解原子干涉现象及其在量子物理中的应用掌握量子态操控技术的基本原理和方法第九章：原子物理学在现代科学技术中的应用9.1 原子钟与时间测量理解原子钟的原理和类型掌握原子钟在时间测量和导航领域的应用9.2 激光技术在信息传输中的应用理解激光通信的原理和优势掌握激光在光纤通信和卫星通信中的应用9.3 原子核磁共振成像（NMR）理解NMR成像的原理和类型掌握NMR在医学、生物和材料科学研究中的应用第十章：展望与挑战10.1 原子物理学发展的趋势了解当前原子物理学研究的热点和前沿领域掌握多学科交叉研究的发展方向10.2 我国在原子物理学领域的发展战略了解我国在原子物理学研究的优势和不足掌握我国未来在原子物理学领域的发展规划和目标10.3 原子物理学教育与人才培养理解原子物理学教育的重要性掌握原子物理学人才培养的方法和途径重点和难点解析1. 原子物理学的基本概念和研究对象：理解原子物理学的基本定义，研究对象以及它在现代科学技术中的应用价值。

原子物理教学教案

培养学生的社会责任感，认识到科学技术对社会发展的重要性。
培养学生的科学精神，包括严谨、求实、创新等方面的品质。
03
教学内容
原子的基本结构
核外电子：决定元素的化学性质
原子能级：电子在不同能级间跃迁产生光谱
原子核：由质子和中子组成，位于原子的中心
电子：围绕原子核运动，具有特定的能量级
原子核与放射性
作业反思：学生对作业的反思和总结，以及改进措施
期末考试评价
评价方式：闭卷考试，测试学生对原子物理知识的掌握程度
评价内容：涵盖教材重点、难点和教学目标，包括概念、原理、计算等方面
评价标准：客观题和主观题相结合，注重学生的理解和应用能力
反馈机制：根据考试成绩和答题情况，为学生提供针对性的指导和建议
学生反馈与教师反思
案例分析：引导学生对案例进行分析，培养他们的思维能力和解决问题的能力。
案例总结：对案例进行总结，帮助学生巩固所学知识，加深对物理概念和原理的理解。
05
教学过程
导入新课
复习旧课，引出新课内容
演示实验或视频，引起学生兴趣
提出疑问或引导学生发现问题，激发学生的探究欲望
介绍科学家故事或应用实例，引导学生了解原子物理的实际意义和应用价值
讲授新课
引入新课：通过实验演示或问题导入，激发学生的学习兴趣和好奇心。
知识讲解：详细讲解原子物理的基本概念、原理和公式，确保学生理解掌握。
实例分析：结合具体实例，让学生更好地理解原子物理的实际应用和意义。
课堂互动：通过提问、讨论等方式，鼓励学生积极参与课堂，提高学习效果。
巩固练习
目的：巩固所学知识，提高应用能力
反馈：及时给予学生反馈和指导，帮助学生发现问题并解决问题

原子物理学(电子教案)

a1
n=1,n=1
2a1 4a1
6a1 3a1 9a1 n=3,n=1
n=2 ,n=1 n=2,n=2
n=3,n=3
n=3,n=2
椭圆轨道的相对大小
四、相对论效应
按相对论原理，物体质量随它的运动速度而改变：
物体动能：
m m0 v2 1 2 c
1 T m0 c 2 1 v2 1 2 c
式中
2e 3 7.297210 , 40 hc
2
Mm0 M m0
展成级数形式得：
E RZ 2 RZ 2 2 n 3 T（nn ) 2 ( ) 4 hc n n n 4
RhcZ E (n , n ) n2
2
RhcZ n

例如：He 毕克林线系：
1 1 ~ 4 RHe 2 2 n1 n2 1 1 RHe 2 n 2 ( )2 2 1 1 RHe 2 '2 , (n 3,4,5,) 2 n

天文望远镜
§ 2.3玻尔的氢原子理论和关于原子的普遍规律 § 2.4类氢原子的光谱 § 2.5夫兰克－赫兹实验与原子能级 § 2.6量子化通则 § 2.7电子的椭圆轨道与氢原子能量的相对论效应
• • • •
一、玻尔的氢原子理论二、玻尔理论应用于类氢离子三、索末菲理论四、相对论效应
一、玻尔的氢原子理论
ii) 频率条件：
h E i E j
iii) 圆轨道量子化条件
处于定态时，电子绕核运动的角动量, 必须满足:
h P mur n , 2 n 1,2,3,
iv) 库仑引力是电子圆周运动的向心力:

原子物理学电子教案第五章

G5 G6
(l1s2 (l2 s1
))⎫⎪⎪⎬⎪⎪⎭
代表一个电子的轨道运动和另一个电子的自旋的相互作用。
这六种相互作用强弱是不同的，而且在不同原子中情况也不一样。一般来说，
G5和G6这两个相互作用是较弱的，故可以忽略。对其余四种相互作用，以下讨论两种极端情形。
（1）LS 耦合
在G1、G2、G3、G4四种相互作用中。设G1和G2占优势，即两个电子自旋之间作用很强，两个电子的轨道运动之间作用也很强，那么两个自旋运动就
PJ = J (J +1)=, J = L + S，L + S −1，"，L − S
对具有两个价电子的原子：
（5）
S=0 时，J=L———————————单一态
S=1 时，J=L+1，L，L-1——————三重态
这说明为什么具有两个价电子的原子都有单一和三重的能级结构。例如，两
90
个价电子中，设一个为 p 电子另一个为 d 电子，则
态，但图 5.1 所示的氦原子能谱中只有1S0态（P.146），而并无3S1态。这是因为，在n,λ,mλ都相同时（分别为 1，0，0），两个电子的ms必定不能相同，从而不能出现三重态3S1。镁的 3s3s由于同样理由不能形成3S1态。
(2)同科电子(equivalent electron)
量子数 n 和λ分别相同的电子称为同科电子。
每个电子自旋角动量的数值是
89
ps = s(s +1)=
s=1 2
（1）
两个电子的总的自旋角动量的数值是
PS = S(S +1)=, S(= s1 + s2或s1 − s2 ) =1, 0
两个电子的轨道角动量的数值分别是

大学基础物理电子教案：27原子

章首页
原子
3.轨道角动量 L
L ll 1
27.1 氢原子
氢原子的定态S.Q 电子概率密度
l 0,1,2,, n 1
习惯上用 s, p, d, f , g, h, 分别表示 l 0,1,2,3,
例:n 1,l 0 1s态(基态); n 2,l 1 2 p态
4.轨道角动量L
的空间取向
1s 2 2s 2 2 p6 3s1
独立电子近似
原子的壳层结构和电子组态
电子壳层分布规则
在一个原子的所有组态中，基态电子组态具有最低
能量,其余的组态是激发态电子组态。
原子
27.4 多电子原子的壳层结构
27.4.3 电子壳层分布规则
核外电子在不同壳层上的具体分
独立电子近似
原子的壳层结构和电子组态
Ze2
4 0ri
1 2
i
e2
ji 4 0rij
基本思想是：认为每个电子都是在该原子核的静
电场及其它 N 1 个电子的有效平均场中“独立地”运动着
作业（2）习题:14,15,20,21
原子
27.4 多电子原子的壳层结构
独立电子近似
体系中每个电子都在各自的某种等效原子的壳层结构
和电子组态电子壳层分布规则
子的壳层结构认为：
主量子数不同的电子，分布在不同的主壳层上
n 1,2,3,4,5,
K, L, M , N,O,
原子
27.4 多电子原子的壳层结构
主量子数相同而角量子数不同的电子，分布在同一
主壳层中的不同次壳层上
l 0,1,2,3, s, p, d, f ,
2.原子的电子组态
独立电子近似
原子的壳层结构和电子组态