杨福家-原子物理-第四版-期末总复习

《原子物理学》(Atomic Physics)
第五章 第四章原子的精细结构 多电子原子：泡利原理
三、一个实验：弗兰克-赫兹实验
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第五章 第四章原子的精细结构 多电子原子：泡利原理
第 3章
原子的精细结构：电子的自旋
重点：第12节，第13节 考点： 一、波粒二象性： 1、光子的波粒二象性。 2、微观粒子的波粒二象性：德布罗意波的求解。 3、一个实验：戴维孙-革末实验（电子在晶体中的衍射）！
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第五章 第四章原子的精细结构 多电子原子：泡利原理
角动量量子化+库伦相互作用力
量子化的轨道半径：
rn a1 n
2
量子化的轨道速度：
V1 Ze2 Vn 4 0 n n
量子化的能量：
2 me Z 2e4 E1 1 Z 2 En me ( c) 2 2 2 2 2 (4 0 ) 2n 2 n n

p
h

mc hபைடு நூலகம்
2
p mc
h

光子、实物粒子的波动性二者通过h来联系
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第五章 第四章原子的精细结构 多电子原子：泡利原理
二、不确定关系：
严格的理论给出:
xpx 2
t E 2
例如：给出位置不确定度，求粒子最小动量。 给出电子在某激发态的能量不确定度，求电子在激发态的寿命。 P91：例题1
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第五章 第四章原子的精细结构 多电子原子：泡利原理
碱金属谱线的精细结构：碱金属双线
s
0
5
p
l=1
5 4 3 第 一 辅 线 系
d
l=2
5 4
f
l=3
n
8
l=0
H
5 4
7 6 5 4
柏 格 曼 系
10000
4
3
3 3
光谱项值
20000
第 二 辅 线 系
2
30000
主 线 系
2
40000 厘米-1
2
电子自旋与轨道相互作用导致
0.6nm
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第 5章
考点：
多电子原子：泡利不相容原理
重点：第24节，第25节,第26节
一、氦原子能级特点 二、如何从电子组态到原子态：1S2S,1S3P 三、两个电子的耦合方式，单一态与三重态的意义 四、多电子原子跃迁选择定则
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第五章 第四章原子的精细结构 多电子原子：泡利原理
二、波尔模型： 1.定态假设：电子绕核作圆周运动时，只在某些特 定的轨道上运动，在这些轨道上运动时，虽然有加速度, 但不向外辐射能量，每一个轨道对应一个定态，而每一 个定态都与一定的能量相对应； 2.频率条件：电子并不永远处于一个轨道上，当它 吸收或放出能量时，会在不同轨道间发生跃迁，跃迁 前后的能量差满足频率法则; 3.角动量量子化假设：电子处于上述定态时,角动量 是量子化的 L n .
电子的自旋运动： 角动量空间量子化：Ls , z 磁矩： s
ms
gs s(s 1)B，gs =2
总角动量： J L S 且有 J
其中 j=j+s, |j-s| 轨道运动+自旋运动
总磁矩：
j j 1
j g j
ˆ2 L ˆ2 3 1S s(s 1)B，g j ˆ2 2 2 J
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第 2章
原子的量子态：波尔模型
重点：第6节，第7节，第9节 考点： 一、量子假说三点根据： 1、黑体辐射：普朗克公式、瑞丽-金斯公式、维恩公式 2、光电效应：理解光电效应原理。 爱因斯坦光电方程：理解各物理量的物理意义 1 mvm 2 hv 2 3、光谱
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第五章 第四章原子的精细结构 多电子原子：泡利原理
第 4章
原子的精细结构：电子的自旋
重点：第18节，第19节,第20节,第21节 考点： 一、碱金属元素电子的轨道运动与自旋运动
轨道角动量： L
l (l 1)
m
电子的轨道运动：
角动量空间量子化：Lz
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原子物理学期末总复习
考点：期中+期末复习
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第五章 第四章原子的精细结构 多电子原子：泡利原理
第 1章
原子的位形：卢瑟福模型
重点：第1节，第2节，第3节，第4节 考点： 一、原子的大小 二、两个模型： 汤姆逊的西瓜模型 卢瑟福模型：原子的核式结构模型 三、一个实验：α粒子散射实验
例如：求原子态 2 D3/2 的朗德g因子。
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第五章 第四章原子的精细结构 多电子原子：泡利原理
二、碱金属元素原子态的描述
n
2 s 1
Lj
j l s, l s
n=1,2,3,……;l=0,1,2,…,n-1;s=1/2 L=S,P,D,F,…… 其中 S→l=0 P→l=0, D→l=0, F→l=0,
对于单电子原子，其中2s+1=2（碱金属原子实的总 角动量是0 ，最终对角动量有贡献的，只是最外层 那个单电子），所以单电子和一个价电子原子的能 级都属于双重态系列。 单电子辐射跃迁的选择定则
l 1 j 0,1
2 2 2 32P 与 2 P ； 3 P 与 2 S1/2 3/2 1/2 3/2
Z1Z 2e2 a 库伦散射公式：b cot , a 2 2 4 0 E
理解各物理量的物理意义，及公式的运用
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第五章 第四章原子的精细结构 多电子原子：泡利原理
估计原子核的大小：
入射粒子的能量=系统库伦势能
Z1Z 2 e 2 1 2 Ek mv ,U 2 4 0 Rm Z1Z 2 e 2 Rm a 4 0 E
五、泡利不相同原理的描述（以及一般情况下的描述）
l 磁偶极矩：
Z ћ 0 -ћ l =1 L L
gl l (l 1)B，gl =1
2ћ ћ 0 -ћ -2ћ Z L
L L L
L
L
l =2
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第五章 第四章原子的精细结构 多电子原子：泡利原理
1 Ls s ( s 1)，s 自旋角动量： 2