原子物理学复习总结提纲

第一章 原子的位形：卢瑟福模型

一、学习要点

1、原子的质量和大小R ~10-10 m , N A =6.022⨯1023mol -1,1u=1.6605655⨯10-27

kg

2、原子核式结构模型

(1)汤姆孙原子模型

(2)α粒子散射实验：装置、结果、分析

(3)原子的核式结构模型

(4)α粒子散射理论： 库仑散射理论公式：2212122

00cot cot cot 12422242

C Z Z e Z Z e a b E m v θθθπεπε===⋅'⋅ 卢瑟福散射公式：2

221244

01

()4416sin sin 22Z Z e a d d dN N nAt ntN E A θθπεΩΩ'== 2sin d d πθθΩ=

实验验证:1

422sin ,,Z , ,2A dN t E n N d θρμ

--'⎛⎫∝= ⎪Ω⎝⎭，μ靶原子的摩尔质量 微分散射面的物理意义、总截面 24()216sin 2a d d b db σθπθ

Ω

==

()02

221224

4()114416sin 22

Z Z e d a d E Sin σθσθθθπε⎛⎫≡== ⎪Ω⎝⎭ (5)原子核大小的估计: α粒子正入射（0

180θ=）：：2

120Z Z 14m c e r a E πε=≡ ,m r ～10－15－10－14m

第一章自测题

1. 选择题

(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α粒子散射实验中：

A.绝大多数α粒子散射角接近180︒

B.α粒子只偏2︒～3︒

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

（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

(4)用相同能量的α粒子束和质子束分别与金箔正碰，测量金原子核半径的上限. 问用质子束所得结果是用α粒子束所得结果的几倍？ A. 1/4 B . 1/2 C . 1 D. 2

(5)动能E K =40keV 的α粒子对心接近Pb(z=82)核而产生散射,则最小距离为（m ）：

A.5.91010-⨯

B.3.01210-⨯

C.5.9⨯10-12

D.5.9⨯10-14 (6)如果用相同动能的质子和氘核同金箔产生散射,那么用质子作为入射粒子测得的金原子半径上限是用氘核子作为入射粒子测得的金原子半径上限的几倍？ A.2 B.1/2 C.1 D .4

(7)在金箔引起的α粒子散射实验中,每10000个对准金箔的α粒子中发现有4个粒子被散射到角度大于5°的范围内.若金箔的厚度增加到4倍,那么被散射的α粒子会有多少？ A. 16 B.8 C.4 D.2

(8）在同一α粒子源和散射靶的条件下观察到α粒子被散射在90°和60°角方向上单位立体角内的粒子数之比为：

A ．4:1 B.2:2 C.1:4 D.1:8

（9）在α粒子散射实验中,若把α粒子换成质子,要想得到α粒子相同的角分布,在散射物不变条件下则必须使：

A ．质子的速度与α粒子的相同；

B ．质子的能量与α粒子的相同；

C ．质子的速度是α粒子的一半；

D ．质子的能量是α粒子的一半

2. 填空题

（1）α粒子大角散射的结果证明原子结构为 核式结构 .

（2）爱因斯坦质能关系为 2

E mc = .

（3）1原子质量单位（u ）= 931.5 MeV/c 2. (4) 2

4e πε= 1.44 fm.MeV. 3．计算题

习题1-2、习题1-3、习题1-5、习题1-6.

4．思考题

1、什么叫α粒子散射？汤姆孙模型能否说明这种现象？小角度散射如何？大角度散射如何？

2、什么是卢瑟福原子的核式模型？用原子的核式模型解释α粒子的大角散射现象。

3、卢瑟福公式的导出分哪几个步骤？

4、由卢瑟福公式，可以作出什么可供实验检验的结论？

3、α粒子在散射角很小时，发现卢瑟福公式与实验有显著偏离，这是什么原因？

4、为什么说实验证实了卢瑟福公式的正确性，就是证实了原子的核式结构？

5、用较重的带负电的粒子代替α粒子作散射实验会产生什么结果？中性粒子代替α粒子作同样的实验是否可行？为什么？

6、在散射物质比较厚时，能否应用卢瑟福公式？为什么？

第二章 原子的量子态：玻尔模型

一、学习要点：

1、背景知识

(1)黑体辐射：黑体、黑体辐射、维恩位移律、普朗克黑体辐射公式、能量子假说

(2)光电效应：光电效应、光电效应实验规律、爱因斯坦方程、光量子（光子）

(3)氢原子光谱：线状谱、五个线系（记住名称、顺序）、里德伯公式2211(

)R n n ν=-'、 光谱项()2

n R n T =、并合原则：()()T n T n ν'=-

2、玻尔氢原子理论： (1)玻尔三条基本假设

(2)圆轨道理论：氢原子中假设原子核静止，电子绕核作匀速率圆周运动

222

200002244,0.053Z Z n e e n r n a a nm m e m e

πεπε===≈;

13714,Z Z 40202≈===c e n c n e c e n πεααπευ； ()24222220Z Z 1()42e n m e R hc E hcT n n n πε∞=-=-=-，n ＝１，2，3，…… (3)实验验证：

（a ）里德伯常量的验证()()221

11[]H R T n T n n n

νλ'≡=-=-'，(1)e A A m R R R m ∞==+ 类氢离子22211[]A A R Z n n ν=-'