原子物理学简史和大事年表
原子物理学 第一章原子的基本状况
卢瑟福1871年8月30日生于新 西兰的纳尔逊，毕业于新西兰 大学和剑桥大学。 1898年到加拿大任马克歧尔 大学物理学教授，达9年之久， 这期间他在放射性方面的研究， 贡献极多。 1907年，任曼彻斯特大学物 理学教授。1908年因对放射 化学的研究荣获诺贝尔化学奖。 1919年任剑桥大学教授，并 任卡文迪许实验室主任。 1931年英王授予他勋爵的桂 冠。1937年10月19日逝世。
的偏转。
2Ze2 2R
p Ft 40R2 v
p P
max
p p
2Ze2
4 0 R
/
1 m v2 2
+Ze
F
2Z 1.44fm MeV 0.1nmEK (MeV)
v
3105
Z
m
EK (MeV)
EK=5.0 MeV ， Z(金)=79 ，θ max<10-3弧度≈0.057o。
布丁模型下，单次碰撞不可能引起大角散射！
The Nobel Prize in Physics 1923
for his work on the elementary charge of electricity
and on the photoelectric effect
R. Millikan
(1868-1953)
2．电子的电量和质量
1897年汤姆逊从如右图放电管中的阴极射线发现了带负电的 电子,并测得了e/m比。
4 3
r
3
N
A
如果物质的密度为 ，A为原子量，则1摩尔原子占有体积
A/ cm3
高三物理下学期核物理学发展史
核弹 原子弹 ：原子弹是利用原子核裂变反应释放出大量 能量的原理制成的一种核武器，核装药一般为钚-239、 铀-235。这些物质的原子核在热中子轰击下，分裂为 两个或若干个裂片和若干个中子，同时释放出巨大的 能量。新产生的中子又去轰击其它原子核，如此连续 发展下去，核分裂的数量就会急剧增加，形成链式反 应，仅在百分之几秒内就会出现猛烈爆炸，并放出非 常大的能量。1公斤铀释放出的能量相当于2万吨梯恩 梯炸药爆炸时释放出的能量。
• 20世纪70年代，由于粒子物理逐渐成为一门独立的学科，
•从核物理基础研究看，目前核物理的研究方向主要两个
方面：
一是通过核现象研究粒子的性质和相互作用，特别 是核子间的相互作用。 再者是核多体系的运动形态的研究。很明显，核运 动形态的研究将在相当长的时期内占据着核物理基础研 究的主要部分。
核物理学发展史上的丰碑
居里夫人 Marie Curie（1867-1934） 法国籍波兰科学家，研究放射性现象， 发现镭和钋两种放射性元素，一生两度 获诺贝尔奖。作为杰出科学家，居里夫 人有一般科学家所没有的社会影响。尤 其因为是成功女性的先驱，她的典范激 励了很多人。
金子一般的心灵 由于居里夫妇的惊人发现，1903年12月，他们和 贝克勒尔一起获得了诺贝尔物理学奖。他们夫妇的科 学功勋盖世，然而他们却极端藐视名利，最厌烦那些 无聊的应酬。他们把自己的一切都献给了科学事业， 而不捞取任何个人私利。在镭提炼成功以后，有人劝 他们向政府申请专利权，垄断镭的制造以此发大财。 居里夫人对此说：“那是违背科学精神的，科学家的 研究成果应该公开发表，别人要研制不应受到任何限 制”。“何况镭是对病人有好处的，我们不应当借此 来谋利”。居里夫妇还把得到的诺贝尔奖金，大量地 送人。
在战场上，中子弹只杀伤人员等有生目标，而不摧毁如建筑物、 技术装备等设备，“对人不对物”是它的一大特点（暗杀武器中 的杀手锏）。 中子弹爆炸时，放射性污染只集中在爆炸中心附近，对环境造 成的污染较小，而且中子杀伤区域内的建筑 物、财产、军事设 备不受中子破坏，缴获后还可以利用。所以，中子弹有只伤人不 毁物，体积小污染少的特点 。 不过，中子弹也有弱点：造价昂贵，使用维护比较复杂麻烦， 不利于储存等。同时，中子弹较易防护，如 钢铁可以将高能中 子的能量降低；塑料石蜡或水可将中子变成热运动的中子；一定 厚度的沙土覆盖也可以防止 中子弹的杀伤。现在，除中国外， 世界上仅有美国、俄罗斯、法国等国家掌握了中子弹技术。
原子物理学学史
原子物理学atomic physics研究原子的结构、运动规律及相互作用的物理学分支学科。
主要研究：①原子的电子结构。
②原子的能级结构和光谱规律。
③原子之间或原子与其他物质的碰撞和相互作用。
原子结构模型的建立1897年J.J.汤姆孙发现电子，论证电子普遍存在，并确认它是各种原子的共同组成部分之后，对于在中性的原子内，正电荷和电子质量以及电子是如何分布的，成为摆在物理学家面前的首要问题。
1904年汤姆孙提出原子的正电荷和质量均匀分布于原子体内、电子镶嵌在体内的“葡萄干圆面包模型”。
1911年E.卢瑟福分析α粒子散射实验与汤姆孙原子模型的明显歧离，提出原子的有核模型，原子的正电荷和质量分布在中心很小的核内。
原子的有核模型得到 a 粒子散射更为深入的实验研究支持而被普遍接受。
但是在原子的有核模型中，电子绕核运动有加速度，根据经典电动力学，将不断向外辐射能量，电子将最终塌缩于原子核，因而原子是不稳定的；而且电子绕核运动发出连续谱也与实际上原子的线状光谱不符。
这些事实表明，研究宏观现象确立的经典电动力学不适用于原子中的微观过程，因此需要进一步探索原子内部运动规律，建立适合于微观过程的原子理论。
原子物理学和量子力学1913年N.玻尔在卢瑟福的原子有核模型基础上，结合原子光谱的经验规律，应用M.普朗克、A.爱因斯坦的量子概念，提出原子结构的新假设，建立玻尔氢原子理论，成功地解决了原子的稳定性问题，并说明了原子光谱的规律性。
玻尔理论是原子理论发展的重要里程碑。
1924年L. V.德布罗意提出微观粒子具有波粒二象性，不久被实验证实，1926年E.薛定谔、W.K.海森伯、M.玻恩、P.A.M.狄拉克等人建立微观粒子运动规律的量子力学。
量子力学的建立为解决原子问题提供了锐利的武器，量子力学在阐明原子现象的种种问题中也逐步发展和完善，从而开创了近代物理的新时代。
20世纪30年代可称为原子物理的时代。
原子物理学取得丰硕的成果，原子能级的结构和能级的精细结构、原子在外场中的能级结构、原子光谱规律、原子的电子壳层结构以及原子的深层能级结构和X射线标识谱等问题相继圆满解决，所获得的关于原子结构的种种知识成为了解分子的结构，固体的性质，以及说明许多宏观现象和规律的基础。
原子核物理学发展史
目录摘要 (1)关键词 (1)Abstract (1)Key words (1)序言 (2)1.伦琴和X射线的发现 (3)1.1偶然的发现 (3)1.2机遇是留给有准备的人 (3)2.贝克勒尔发现放射性 (3)2.1贝克勒尔发现铀盐辐射 (4)3.居里夫人和镭的发现 (4)3.1钋的发现 (4)3.2不知疲倦的科学家 (5)3.3生活的不幸成为研究的动力 (6)4.卢瑟福和α射线的研究 (6)4.1卢瑟福发现α射线 (7)4.2卢瑟福提出有核原子模型 (8)5.总结 (9)参考文献 (10)致谢 (11)摘要：在21世纪，原子核物理学已经在人类生活，军事上都得到了广泛应用，但有多少人知道其发现的历程呢！在以牛顿理论系统建立的经典力学的大厦笼罩下，原子核物理学又是经过多少科学家的反复推导和验证诞生的呢！或许岁月的长河会掩盖住过往的尘沙，但它无法遮挡住那如黄金般闪耀的历程！在本文中我们将通过文献研究法和调查法，跟寻科学家的脚步，来重新认知原子核物理的发展的历程。
并且着重通过对卢瑟福对α射线的研究，尤其是α粒子的大角度散射实验，来亲自感受原子核发现的经过。
最后讨论原子和物理的发现和发展给人类带来的好处和坏处，正确的对待科学，应用科学，使我们的家园变得更美好。
关键字：X射线放射性α射线Abstract：In the 21st century, nuclear physics has been in the human life, the military has been widely used, but how many people know that their findings of course! In Newton's theory of classical mechanics system set up for our shadowat, omic nucleus physics and after how many scientists of derivation and validation is born again and again! The long river of years may obscure past dust, but it cannot block the shine like gold of course!In this article, we will through the literature research and survey method and steps of scientists, to the cognitive development of nuclear physics. And emphatically based on the research of the rutherford to alpha rays, especially of alpha particles, large Angle scattering experiment, after found to experience personally the nucleus. Finally discussed the discovery and development of atoms and physical brings to the human, the advantages and disadvantages of the correct treatment of science, applied science, make our home more beautiful.Keywords:X ray radioactive alpha引言在枯燥的知识传递的过程中，通过对资料的翻阅，对历史的客观调查去了解科学家们是怎样发现和研究出那些丰硕的科学成果，这样不仅可以培养学生的创新意识和献身科学精神,而且有利于激发学生学习兴趣,从而使学生从中学到许多科学方法,对素质教育有着十分重要的意义。
(完整版)原子物理学大事年表
原子物理学大事年表公元前384～322年古希腊哲学家亚里士多德提出“四元素说”。
公元前500～400年古希腊人留基伯及其学生德谟克利特等古希腊哲学家首先提出“原子说”。
公元1661年英国化学家波义耳首先提出了化学元素的概念。
公元1687年英国物理学家牛顿在其著作《自然哲学的数学原理》中奠定了经典力学基础，引入超距作用概念。
公元1774年法国化学家拉瓦锡提出质量守恒原理。
公元1789年德国化学家克拉普罗特首先发现了自然界中最重的元素——铀。
公元1808年英国化学家道尔顿在他的著名著作《化学哲学新系统》中，提出了用来解释物质结构的“原子分子学说”。
公元1811年意大利化学家阿伏加德罗提出了理想气体分子的假设，得出了著名的阿伏加德罗常数，并在1865首次实验测定。
公元1820年瑞典化学家白则里提出了化学原子价概念，并在1828年发表了原子量表。
公元1832年英国物理学家法拉第提出了电解定律。
公元1854年德国的吹玻璃工匠兼发明家盖斯勒用“盖斯勒管”进行了低气压放电实验。
公元1858年德国物理学家普吕克尔在研究低气压放电管时发现面对阴极出现绿色辉光。
公元1864年德国物理学家汗道夫发现阴极射线。
公元1869年俄国化学家门捷列夫和德国化学家迈耶按照原子量的顺序将元素排成了“元素周期表”，又在1871年写成了《化学原理》一书。
公元1876年德国物理学家戈德斯坦断定低气压放电管中的绿色辉光是由阴极射线产生的。
公元1884年瑞典化学家阿仑尼乌斯首先提出了电离学说，认为离子就是带有电荷的原子。
公元1885年英国物理学家克鲁克斯用实验证明阴极射线是一种具有质量带有电花的粒子流，而不是没有质量的光束。
公元1891年爱尔兰物理学家斯托尼首先提出把电解时所假想的电单元叫做“电子”。
公元1895年德国物理学家伦琴在12月28日宣布发现了x射线(又称伦琴射线)。
为此他获得了1901年度首届诺贝尔物理学奖。
法国物理学家佩兰断定阴极射线确是带负电荷的微粒流，他曾因研究物质的间断结构和测量原子体积而获得了1926年度诺贝尔物理学奖。
物理学史和原子物理
物理学史和原子物理(共8页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--必修部分:(必修1、必修2)一、力学:1、1638年,意大利物理学家伽利略在《两种新科学的对话》中用科学推理论证重物体与轻物体下落一样快;并在比萨斜塔做了两个不同质量的小球下落的实验,证明了她的观点就是正确的,推翻了古希腊学者亚里士多德的观点(即:质量大的小球下落快就是错误的);2、1654年,德国的马德堡市做了一个轰动一时的实验——马德堡半球实验;3、1687年,英国科学家牛顿在《自然哲学的数学原理》著作中提出了三条运动定律(即牛顿三大运动定律)。
4、17世纪,伽利略通过构思的理想实验指出:在水平面上运动的物体若没有摩擦,将保持这个速度一直运动下去;得出结论:力就是改变物体运动的原因,推翻了亚里士多德的观点:力就是维持物体运动的原因。
同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出:如果没有其它原因,运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动,既不会停下来,也不会偏离原来的方向。
5、英国物理学家胡克对物理学的贡献:胡克定律;经典题目:胡克认为只有在一定的条件下,弹簧的弹力才与弹簧的形变量成正比(对)6、1638年,伽利略在《两种新科学的对话》一书中,运用观察－假设－数学推理的方法,详细研究了抛体运动。
17世纪,伽利略通过理想实验法指出:在水平面上运动的物体若没有摩擦,将保持这个速度一直运动下去;同时代的法国物理学家笛卡儿进一步指出:如果没有其它原因,运动物体将继续以同速度沿着一条直线运动,既不会停下来,也不会偏离原来的方向。
7、人们根据日常的观察与经验,提出“地心说”,古希腊科学家托勒密就是代表;而波兰天文学家哥白尼提出了“日心说”,大胆反驳地心说。
8、17世纪,德国天文学家开普勒提出开普勒三大定律;9、牛顿于1687年正式发表万有引力定律;1798年英国物理学家卡文迪许利用扭秤实验装置比较准确地测出了引力常量;10、1846年,英国剑桥大学学生亚当斯与法国天文学家勒维烈(勒维耶)应用万有引力定律,计算并观测到海王星,1930年,美国天文学家汤苞用同样的计算方法发现冥王星。
原子物理发展史
原子物理发展史X射线的发现一、伦琴的发现（1895年11月8日）伦琴发现X射线的过程，多少有些神秘，传说也难免有些臆测的色彩。
这段传说是这样的: 伦琴为探索阴极射线的性质，曾经用列纳德管重复H．赫兹和列纳德所做的实验，据说列纳德曾经为他提供了一支优质列纳德管。
实验时，伦琴为保证实验的精确性，就设法使放电管不受外界的影响，因而他用锡箔和硬纸板包住放电管。
当他接通电流并把涂有亚铂氰化钡的荧光屏移近列纳德管的铝膜窗口时，他发现荧光屏上出现荧光。
于是，他仔细调节焚光屏和铝窗的距离，结果确证阴极射线可穿透空气几厘米远。
然后，他改用克鲁克斯管做实验，也发现荧光，不过荧光显得模糊不清，于是他继续实验。
1895年11月8日星期五晚上，为了仔细观察荧光屏上模糊的荧光，也为了排除外界的一切光线干扰，他关闭实验室不使漏光，并且检查克鲁克斯管是否用黑纸板包封严密。
当他要着手实验而接通高压电源时，突然发现在实验台上放在克鲁克斯管附近的小荧光晶体闪炼着荧光，涂有亚铂氰化钡的纸屏也闪烁着浅绿色的光。
他惊讶极了，这种奇异现象可是从未见到也从未听说过！于是他急切地重复实验。
他把荧光屏移开，直到2米多远还隐约可以见到这种荧光。
他似乎意识到这不可能是阴极射线，因为列纳德管引出的射线只不过有几厘米射程！对于这种奇异现象，伦琴是不会放过的，用他的话说，他开始探索这"看不见的射线"。
从此，他废寝忘食地在实验室里连续干了6个星期，全神贯注探索这种奇异射线的性质。
他不声张他的发现，除非彻底查清可能得到的一切结果，否则他是不向外界宣布的。
最后，直到他确认这是一种闻所未闻的新射线时，才于1895年12月288在维尔茨堡物理医学协会上第一次报告自己的发现。
他报告的论文题为《一种新的射线--初步报告》。
在这个报告中，他介绍了实验装置和实验方法。
由于当时对这种新射线的本质尚不清楚，故称为X射线，在这篇文章中还指出了X射线的某些性质。
原子物理学发展
原子物理学发展原子物理学是研究原子及其组成部分的性质和行为的科学领域。
它是现代物理学的重要组成部分，对于我们理解物质的基本结构和性质至关重要。
本文将探讨原子物理学的发展历程及其在科学研究和应用中的重要意义。
一、早期原子理论的发展1. 德鲁德模型早在19世纪末，物理学家德鲁德提出了原子的经典理论模型。
他认为原子是一个带正电的核心，周围有一层负电子云，通过描述电子在原子内部的运动来解释物质的性质。
虽然该模型在一些物理现象的解释上取得了成功，但却无法解释一些实验结果，如波尔茨曼分布和光谱线的发射。
2. 波尔模型1900年代初，丹麦物理学家尼尔斯·波尔提出了一个更先进的原子理论模型，称为波尔模型。
该模型基于能级理论，认为电子只能在特定的能级上运动，并且在跃迁过程中会吸收或发射能量。
波尔模型成功地解释了光谱线的发射和吸收现象，并奠定了原子物理学的基础。
二、量子力学的诞生与发展1. 波动力学20世纪初，物理学界开始对原子的微观行为提出更深入的疑问。
在这个时期，波动力学理论得到了巨大的发展。
物理学家德布罗意提出了物质波动的概念，即波粒二象性。
同时，薛定谔方程的提出奠定了现代量子力学的基础。
2. 矩阵力学与此同时，物理学家海森堡提出了矩阵力学的理论框架，用于描述原子和分子的行为。
矩阵力学提供了一种计算物理量的方法，以矩阵代数为基础，为后来的量子力学的发展做出了重要贡献。
3. 量子力学的统一20世纪20年代，通过对波动力学和矩阵力学的研究，物理学家发现它们实际上是同一种理论的两种表述方式。
这就是现代量子力学的统一理论，也被称为量子力学波函数理论。
这一理论体系完善了对原子行为的描述，形成了原子物理学的核心内容。
三、原子物理学的应用与发展1. 原子核物理原子核物理是研究原子核结构和核反应的学科，是原子物理学的延伸和发展。
在这一领域中，科学家们通过实验和理论研究，揭示了原子核的组成、稳定性和衰变规律。
同时，核能的开发与应用也得以实现，如核能发电和核医学等。
绪论：原子物理学
贝克勒尔 M.&P. Curie
A.Einstein
N.BohrΒιβλιοθήκη M.Planck 1858—1947
L.V.de Broglie 1892—1987
原子物理学的学习方法
原子物理学是量子力学的基础
原子物理学研究微观规律，概念和理论常常与 常识相矛盾，其正确性由实验验证
我们的课程：开始是按历史发展的过程，介绍 物理学家“实验—理论—实验”，逐步修正错 误走向真理的过程，然后用量子力学的结论研 究原子的性质
原子物理发展简史： 19世纪末的三大发现
1895年，W.Rö ntgen：X-ray， 1912年, ue: XRD, 1896年，A.H.Becquerel: U的放射性
1901Nobel—P
1914Nobel—P 1915N—P
1912年, H.&L.Bragg父子: X射线分析晶体结构
1903Nobel—P
1897年, P.&M.Curie: 放射性元素Po、Ra 1903Nobel—P 1898-99年，E.Rutherford等发现a、b、g射线 1908N—C 1897年，J.J.Thomson发现电子 1874年, G.J.Stoney提出电子electron的概念
1906Nobel—P
原子物理学
Atomic Physics
广州大学物理与电子工程学院
皮飞鹏
___________________________ E-mail: pifeipeng@
答疑地点：行政西楼前座550，周1上午、4下午
绪论
原子物理发展简史 学习方法 参考书目
课程要求
原子物理发展简史： 古代
高中原子物理学史
高中原子物理学史
高中原子物理学史包括以下重要人物和事件:
1. 奥斯特:1820 年，他发现了电流的磁效应，为原子物理学的发展奠定了基础。
2. 安培：他提出了分子电流假说，并总结出安培定则来判断电流与磁场的相互关系。
3. 汤姆生：他发现了电子，并指出阴极射线是高速运动的电子流。
4. 卢瑟福：他通过α粒子散射实验发现了质子，并为原子核物理学的发展奠定了基础。
5. 玻尔：他提出了玻尔模型来解释原子核和电子的相互作用，为原子物理学的发展做出了重要贡献。
6. 普朗克：他提出了普朗克黑体辐射公式，为原子物理学中的热力学和量子力学的发展奠定了基础。
7. 爱因斯坦：他提出了狭义相对论，为原子物理学中的量子力学发展提供了重要的理论支持。
8. 海森堡：他提出了不确定性原理，为原子物理学中的量子力学发展提供了重要的理论支持。
9. 薛定谔：他提出了薛定谔方程，为原子物理学中的量子力学发展提供了重要的理论支持。
这些人物和事件都对原子物理学的发展做出了重要贡献，并在高中物理学中占有重要地位。
原子物理学10
大亚湾反应堆中微子实验在深圳大亚湾核电基地破土动 工。该实验将研究组成宇宙的一类重要的基本粒子—— 中微子的基本性质，对于人们了解物质微观的基本结构 和宏观宇宙的起源与演化具有重要意义。建设在大亚湾 核电基地后山上的实验室隧道开始施工，该工程将向大 山岩体中掘进3公里，以建设观测点和实验室。
A. 5倍 C. 15倍
B. 10倍 D. 20倍
例题2：在人体血液中注入微量溶液，溶液中24Na 的放射性活度是I0=2.0×103 s-1,经过5小时后取出 1cm3的血液，其放射性是I=16min-1，试求人体血 液的体积。（已知, 24Na的半衰期T=15小时， e-0.693/3=0.792）（中科院高能所考研题）
第十章 原子核物理
历史回顾
1896年，贝克勒尔发现放射性； 1897年，居里夫妇发现放射性元素钋和镭； 1899-1900年，卢瑟福发现α、β、γ射线； 1911年，卢瑟福提出原子的核式模型； 1919年，卢瑟福首次实现人工反应； 1932年，查德威克发现中子； 1934年，约里奥•居里夫妇发现人工放射性； 1939年，哈恩等人发现重核裂变； 1945年，奥本海默等人研制出的原子弹； 1952年，泰勒等人研制出的氢弹；
4. 原子核的大小
原子核的半径： R r0A1/3
r0 1.20 10 15 m
原子核的密度：
M V
3 4r03 N 0
1014 g / cm3
i. 各种原子核的密度是相同的。 ii. 原子核是物质紧密集中之处。
5. 原子核的角动量
原子核的总角动量是构成原子核的质子和中子 的轨道角动量和自旋角动量的矢量和
and
16 8
O,187
O,188
O
(完整版)原子物理学简史和大事年表
原子物理学简史原子物理学是研究原子的结构、运动规律及相互作用的物理学分支。
它主要研究：原子的电子结构；原子光谱；原子之间或与其他物质的碰撞过程和相互作用。
经过相当长时期的探索，直到20世纪初，人们对原子本身的结构和内部运动规律才有了比较清楚的认识，之后才逐步建立起近代的原子物理学。
1897年前后，科学家们逐渐确定了电子的各种基本特性，并确立了电子是各种原子的共同组成部分。
通常，原子是电中性的，而既然一切原子中都有带负电的电子，那么原子中就必然有带正电的物质。
20世纪初，对这一问题曾提出过两种不同的假设。
1904年，汤姆逊提出原子中正电荷以均匀的体密度分布在一个大小等于整个原子的球体内，而带负电的电子则一粒粒地分布在球内的不同位置上，分别以某种频率振动着，从而发出电磁辐射。
这个模型被形象的比喻为“果仁面包”模型，不过这个模型理论和实验结果相矛盾，很快就被放弃了。
1911年卢瑟福在他所做的粒子散射实验基础上，提出原子的中心是一个重的带正电的核，与整个原子的大小相比，核很小。
电子围绕核转动，类似大行星绕太阳转动。
这种模型叫做原子的核模型，又称行星模型。
从这个模型导出的结论同实验结果符合的很好，很快就被公认了。
绕核作旋转运动的电子有加速度，根据经典的电磁理论，电子应当自动地辐射能量，使原子的能量逐渐减少、辐射的频率逐渐改变，因而发射光谱应是连续光谱。
电子因能量的减少而循螺线逐渐接近原子核，最后落到原子核上，所以原子应是一个不稳定的系统。
但事实上原子是稳定的，原子所发射的光谱是线状的，而不是连续的。
这些事实表明：从研究宏观现象中确立的经典电动力学，不适用于原子中的微观过程。
这就需要进一步分析原子现象，探索原子内部运动的规律性，并建立适合于微观过程的原子理论。
1913年，丹麦物理学家玻尔在卢瑟福所提出的核模型的基础上，结合原子光谱的经验规律，应用普朗克于1900年提出的量子假说，和爱因斯坦于1905年提出的光子假说，提出了原子所具有的能量形成不连续的能级，当能级发生跃迁时，原子就发射出一定频率的光的假说。
原子物理学的发展史
新时代降临
1938年发现核裂变。 1939年第二次世界大战爆发。 物理学和人类的新时代降临了。
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生活
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医疗
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荣获诺贝尔奖
1900年皮埃尔被任命为索尔本的助理教授，而玛丽则在一所女子高中 任教。
1903年，玛丽完成博士学位论文。以极优的评语获得博士学位。在她 获得学位的那一天(7月25日)的晚上，她第一次遇见了卢瑟福。
1903年11月，居里夫妇得知他们将和贝克勒尔一起共同获得当年的诺 贝尔奖，授奖的原因是他们在贝克勒尔教授发现的放射性现象的共同 研究工作中，做出了特殊的贡献。
亨利·贝克勒尔(Henri Becquerel，1852~1908)
荣获诺贝尔奖
1903年，贝克勒尔由于他发现了自发放射性这一特殊的贡献而荣获诺贝尔物理 学奖(和居里夫妇共同分享)。 1907年他被选为科学院副院长，1908年为院长。 此后不久，因心脏病猝然去世。
三、居里夫人和镭的发现
贝克勒尔发现放射性的论文吸引了玛丽·居里。1897年，
荣获诺贝尔奖
1903年12月11日，《纽约时代》杂志发表了评价居里夫妇的评论：据 信镭的发现者不像人们所想像的那样从工作中获得了许多物质利益， 因此他们的遍布世界的崇拜者在得知他们获得了诺贝尔奖以后都非常 高兴。
居里夫妇没有亲自去参加授奖仪式，一方面是他们身体不好，同时也 因为工作太忙。当1905年6月他们去斯德哥尔摩时，只是皮埃尔发表 了个获奖演说，而她的妻子则坐着旁听。1904年，索尔本学校为居里 设立了一个特殊的教席。
α射线是高速运动着的氦离子(He++)流
至于是哪种类型的原子，则一时难以确定，根据种种现象和事 实，有人猜测是比氢重的氦。1909年卢瑟福以巧妙的方法从光 谱作出了判决性证明，证明α粒子在失去电荷之后就是氦原子。
高中物理原子物理学史
高中物理原子物理学史
1．1897年，汤姆生利用阴极射线管发现了电子，说明原子可分，有复杂内部结构，并提出原子的枣糕模型。
2．1909年——1911年，英国物理学家卢瑟福和助手们进行了α粒子散射实验，并提出了原子的核式结构模型。
由实验结果估计原子核直径数量级为10 -15 m 。
3．1896年，法国物理学家贝克勒尔发现天然放射现象，说明原子核也有复杂的内部结构。
天然放射现象有两种衰变（α、β），三种射线（α、β、γ），其中γ射线是衰变后新核处于激发态，向低能级跃迁时辐射出的。
衰变的快慢（半衰期）与原子所处的物理和化学状态无关。
4．1919年，卢瑟福用α粒子轰击氮核，第一次实现了原子核的人工转变，并发现了质子。
预言原子核内还有另一种粒子，被其学生查德威克于1932年在α粒子轰击铍核时发现，由此人们认识到原子核由质子和中子组成。
5．1939年12月德国物理学家哈恩和助手斯特拉斯曼用中子轰击铀核时，铀核发生裂变。
1942年在费米、西拉德等人领导下，美国建成第一个裂变反应堆（由浓缩铀棒、控制棒、减速剂、水泥防护层等组成）。
6．1952年美国爆炸了世界上第一颗氢弹（聚变反应、热核反应）。
人工控制核聚变的一个可能途径是利用强激光产生的高压照射小颗粒核燃料。
7．现代粒子物理：
1932年发现了正电子，1964年提出夸克模型；
粒子分为三大类：
媒介子，传递各种相互作用的粒子如光子；
轻子，不参与强相互作用的粒子如电子、中微子；
强子，参与强相互作用的粒子如质子、中子；强子由更基本的粒子夸克组成，夸克带电量可能为元电荷的1/3 或 2/3。
5.1 原子物理历史概述
5.1历史概述
19世纪末，物理学已经有了相当的发展，几个主要部门——力学、热力学和分子运动论、电磁学以及光学，都已经建立了完整的理论体系，在应用上也取得了巨大成果。
这时物理学家普遍认为，物理学已经发展到顶，伟大的发现不会再有了，以后的任务无非是在细节上作些补充和修正，使常数测得更精确而已。
然而，正在这个时候，从实验上陆续出现了一系列重大发现，打破了沉闷的空气，把人们的注意力引向更深入、更广阔的天地，从而揭开了现代物理学革命的序幕。
从伦琴发现X射线的1895年开始，到1905年爱因斯坦发表三篇著名论文为止，在这10年左右世纪之交的年代里，具有重大意义的实验发现如下页表。
这一系列的发现集中在世纪之交的年代里不是偶然的，是生产和技术发展的必然产物。
特别是电力工业的发展，电气照明开始广泛应用，促使科学家研究气体放电和真空技术，才有可能发现阴极射线，从而导致了X射线和电子的发现，而X射线一旦发现，立即取得了广泛应用，又掀起了人们研究物理学的热潮。
所以，随着X射线的发现而迅速展开的这一场物理学革命，有其深刻的社会背景和历史渊源。
本章将分三个方面介绍与物理学革命关系最密切的一些实验发现。
原子物理学_课件PPT课件
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Sir Joseph John Thomson
汤姆逊被誉为:“一位最 先打开通向基本粒子物 理学大门的伟人.”
J.J. Thomson 1897 放电管
1906诺贝尔物理学奖
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加电场E后，射线偏转， 阴极射线带负电。
再加磁场B后，射线不偏转， qB qE E / B 。
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1833年 法拉第电解定律
W M Q F
1857年德国玻璃工海因里希·盖斯勒发明了更好的泵来抽 真空，由此发明了盖斯勒管
1858德国普吕克利用“盖斯勒管”研究气体放电，辉光现 象随磁场变化改变形状
1869其学生西多夫10万分之一大气压下，物体置入阴极 与荧光屏之间会有影子，射线起源于阴极，射线直线传播
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机械原子学说 17世纪 Newton
原子
有质量的球形微粒 通过吸引力机械地结合成宏观物体
原子的运动是机械位移，遵守力学定律
原子物理学的发展
原子物理学的发展杨君岗（XX师X学院物理与信息科学学院 XX XX 741000）摘要：本文较详实地介绍了原子物理学的发展历程。
从最早的“原子”概念出发，“不可分割”与“可分割”的争论，到19世纪后开始的黄金发展阶段，最后确定了原子的基本组成和运动规律。
引出了原子核物理的具体发展历程，每个时段都有独特的、有进步意义的新理论提出或对旧理论的完善，体现着人类探索物质内部结构的艰难。
关键词：原子;原子核;分割;发展The Development of Atomic PhysicsYang Jungang(School of Physics and Information science, Tianshui Normal University，741000China)Abstract:This paper gave a detailed and accurate account of the development course of atomic physics. From the earliestconcept of "atomic". the controversyof "indivisible" and "divisibility" ,to the golden development stage beganof the 19th century, and finally to determine the atomic position and movement of the basic. Nuclear physics led to the specific course of development, each has a unique time, a progressive or a new theory put forward to improve on the old theory, which embodies the internal structure of the human exploration of difficult material.Key words:atom, atomic nucleus, partition,development引言原子物理学是研究原子的结构、运动规律及相互作用的物理学分支。
原子物理学与未来科技的展望
原子物理学与人工智能的创新应用
• 原子物理实验设计和原子物理数据分析的智能辅助
• 原子物理理论计算和原子物理模拟的高效算法
• 原子物理技术创新和原子物理产业升级的智能化支持
原子物理学与人工智能的未来发展
• 原子物理与人工智能的深度融合和协同创新
• 原子物理人工智能在多领域的应用和推广
• 知识产权保护和技术许可的法律问题
• 核废料处理和放射性污染的法律责任
• 生物伦理法规和生物安全法规的遵守
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原子物理学与未来科技的融合与创新
原子物理学与人工智能的融合与创新
原子物理学与人工智能的交叉领域
• 原子物理数据挖掘和原子物理知识图谱的建设
• 原子物理机器学习和原子物理深度学习的技术
生物医学技术的原子物理原理
• 生物分子结构和生物大分子的研究
• 生物光谱学和生物磁共振的技术
• 放射性核素和生物标记物的应用
原子物理学在生物医学技术中的应用
• 生物成像和生物检测的技术
• 生物治疗和生物制药的技术
• 基因编辑和细胞工程的技术
原子物理学在生物医学技术中的潜在影响
• 疾病诊断和疾病治疗的技术创新
• 原子物理学的多尺度和多参数问题
原子物理学理论创新的局限性
• 理论模型和理论预测的准确性
• 理论计算和理论分析的复杂性
• 理论创新与实验验证的相互关系
原子物理学理论创新的途径
• 新型理论框架和新型计算方法的研发
• 跨学科合作和跨领域交流的推广
• 理论创新成果的转化和应用
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原子物理学在技术应用中的伦理和法律问题
• 个性化医疗和精准医学的发展
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原子物理学简史原子物理学就是研究原子得结构、运动规律及相互作用得物理学分支。
它主要研究:原子得电子结构;原子光谱;原子之间或与其她物质得碰撞过程与相互作用。
经过相当长时期得探索,直到20世纪初,人们对原子本身得结构与内部运动规律才有了比较清楚得认识,之后才逐步建立起近代得原子物理学。
1897年前后,科学家们逐渐确定了电子得各种基本特性,并确立了电子就是各种原子得共同组成部分。
通常,原子就是电中性得,而既然一切原子中都有带负电得电子,那么原子中就必然有带正电得物质。
20世纪初,对这一问题曾提出过两种不同得假设。
1904年,汤姆逊提出原子中正电荷以均匀得体密度分布在一个大小等于整个原子得球体内,而带负电得电子则一粒粒地分布在球内得不同位置上,分别以某种频率振动着,从而发出电磁辐射。
这个模型被形象得比喻为“果仁面包”模型,不过这个模型理论与实验结果相矛盾,很快就被放弃了。
1911年卢瑟福在她所做得粒子散射实验基础上,提出原子得中心就是一个重得带正电得核,与整个原子得大小相比,核很小。
电子围绕核转动,类似大行星绕太阳转动。
这种模型叫做原子得核模型,又称行星模型。
从这个模型导出得结论同实验结果符合得很好,很快就被公认了。
绕核作旋转运动得电子有加速度,根据经典得电磁理论,电子应当自动地辐射能量,使原子得能量逐渐减少、辐射得频率逐渐改变,因而发射光谱应就是连续光谱。
电子因能量得减少而循螺线逐渐接近原子核,最后落到原子核上,所以原子应就是一个不稳定得系统。
但事实上原子就是稳定得,原子所发射得光谱就是线状得,而不就是连续得。
这些事实表明:从研究宏观现象中确立得经典电动力学,不适用于原子中得微观过程。
这就需要进一步分析原子现象,探索原子内部运动得规律性,并建立适合于微观过程得原子理论。
1913年,丹麦物理学家玻尔在卢瑟福所提出得核模型得基础上,结合原子光谱得经验规律,应用普朗克于1900年提出得量子假说,与爱因斯坦于1905年提出得光子假说,提出了原子所具有得能量形成不连续得能级,当能级发生跃迁时,原子就发射出一定频率得光得假说。
玻尔得假设能够说明氢原子光谱等某些原子现象,初次成功地建立了一种氢原子结构理论。
建立玻尔理论就是原子结构与原子光谱理论得一个重大进展,但对原子问题作进一步得研究时,却显示出这种理论得缺点,因此只能把它视为很粗略得近似理论。
1924年,德布罗意提出微观粒子具有波粒二象性得假设,以后得观察证明,微观粒子具有波得性质。
1926年薛定谔在此基础上建立了波动力学。
同时,其她学者,如海森伯、玻恩、狄喇克等人,从另外途径建立了等效得理论,这种理论就就是现在所说得量子力学,它能很好地解释原子现象20世纪得前30年,原子物理学处于物理学得前沿,发展很快,促进了量子力学得建立,开创了近代物理得新时代。
由于量子力学成功地解决了当时遇到得一些原子物理问题,很多物理学家就认为原子运动得基本规律已清楚,剩下来得只就是一些细节问题了。
由于认识上得局限性,加上研究原子核与基本粒子得吸引,除一部分波谱学家对原子能级得精细结构与超精细结构进行了深入得研究,取得了一些成就外,很多物理学家都把注意力集中到研究原子核与基本粒子上,在相当长得一段时间里,对原子物理未能进行全面深入得研究,使原子物理得发展受到了一定得影响。
20世纪50年代末期,由于空间技术与空间物理学得发展,工程师与科学家们发现,只使用已有得原子物理学知识来解决空间科学与空间技术问题已就是很不够了。
过去,人们已精确测定了很多谱线得波长,深入研究了原子得能级,对谱线与能级得理论解释也比较准确。
但就是,对谱线强度、跃迁几率、碰撞截面等这些空间科学中非常重要得基本知识,则了解得很少,甚至对这些物理量得某些参数只知道其量级。
核试验中遇到得很多问题也都与这些知识有关。
因此还必须对原子物理进行新得实验与理论探讨。
原子物理学得发展对激光技术得产生与发展,作出过很大得贡献。
激光出现以后,用激光技术来研究原了物理学问题,实验精度有了很大提高,因此又发现了很多新现象与新问题。
射频与微波波谱学新实验方法得建立,也成为研究原子光谱线得精细结构得有力工具,推动了对原子能级精细结构得研究。
因此,在20世纪50年代末以后,原子物理学得研究又重新被重视起来,成为很活跃得领域。
近十多年来,对原子碰撞得研究工作进展很快,已成为原子物理学得一个主要发展方向。
目前原子碰撞研究得课题非常广泛,涉及光子、电子、离子、中性原子等与原子与分子碰撞得物理过程。
与原子碰撞得研究相应,发展了电子束、离子束、粒子加速器、同步辐射加速器、激光器等激光源、各种能谱仪等测谱设备,以及电子、离子探测器、光电探测器与微弱信号检测方法,还广泛地应用了核物理技术与光谱技术,也发展了新得理论与计算方法。
电子计算机得应用,加速了理论计算与实验数据得处理。
原子光谱与激光技术得结合,使光谱分辨率达到了百万分之一赫兹以下,时间分辨率接近万亿分之一秒量级,空间分辨达到光谱波长得数量级,实现了光谱在时间、空间上得高分辨。
由于激光得功率密度已达到一千万瓦每平方厘米以上,光波电场场强已经超过原子得内场场强,强激光与原子相互作用产生了饱与吸收与双光子、多光子吸收等现象,发展了非线性光谱学,从而成为原了物理学中另一个十分活跃得研究方向。
极端物理条件(高温、低温、高压、强场等)下与特殊条件(高激发态、高离化态)下原子得结构与物性得研究,也已成为原子物理研究中得重要领域。
原子就是从宏观到微观得第一个层次,就是一个重要得中间环节。
物质世界这些层次得结构与运动变化,就是相互联系、相互影响得,对它们得研究缺一不可,很多其她重要得基础学科与技术科学得发展也都要以原子物理为基础,例如化学、生物学、空间物理、天体物理、物理力学等。
激光技术、核聚变与空间技术得研究也要原子物理提供一些重要得数据,因此研究与发展原子物理这门学科有着十分重要得理论与实际意义。
原子物理学大事年表公元前384～322年古希腊哲学家亚里士多德提出“四元素说”。
公元前384～322年古希腊哲学家亚里士多德提出“四元素说”。
公元前500～400年古希腊人留基伯及其学生德谟克利特等古希腊哲学家首先提出“原子说”。
公元1661年英国化学家波义耳首先提出了化学元素得概念。
公元1687年英国物理学家牛顿在其著作《自然哲学得数学原理》中奠定了经典力学基础,引入超距作用概念。
公元1774年法国化学家拉瓦锡提出质量守恒原理。
公元1789年德国化学家克拉普罗特首先发现了自然界中最重得元素——铀。
公元1808年英国化学家道尔顿在她得著名著作《化学哲学新系统》中,提出了用来解释物质结构得“原子分子学说”。
公元1811年意大利化学家阿伏加德罗提出了理想气体分子得假设,得出了著名得阿伏加德罗常数,并在1865首次实验测定。
公元1820年瑞典化学家白则里提出了化学原子价概念,并在1828年发表了原子量表。
公元1832年英国物理学家法拉第提出了电解定律。
公元1854年德国得吹玻璃工匠兼发明家盖斯勒用“盖斯勒管”进行了低气压放电实验。
公元1858年德国物理学家普吕克尔在研究低气压放电管时发现面对阴极出现绿色辉光。
公元1864年德国物理学家汗道夫发现阴极射线。
公元1869年俄国化学家门捷列夫与德国化学家迈耶按照原子量得顺序将元素排成了“元素周期表”,又在1871年写成了《化学原理》一书。
公元1876年德国物理学家戈德斯坦断定低气压放电管中得绿色辉光就是由阴极射线产生得。
公元1884年瑞典化学家阿仑尼乌斯首先提出了电离学说,认为离子就就是带有电荷得原子。
公元1885年英国物理学家克鲁克斯用实验证明阴极射线就是一种具有质量带有电花得粒子流,而不就是没有质量得光束。
公元1891年爱尔兰物理学家斯托尼首先提出把电解时所假想得电单元叫做“电子”。
公元前500～400年古希腊人留基伯及其学生德谟克利特等古希腊哲学家首先提出“原子说”。
公元1661年英国化学家波义耳首先提出了化学元素得概念。
公元1687年英国物理学家牛顿在其著作《自然哲学得数学原理》中奠定了经典力学基础,引入超距作用概念。
公元1774年法国化学家拉瓦锡提出质量守恒原理。
公元1789年德国化学家克拉普罗特首先发现了自然界中最重得元素——铀。
公元1808年英国化学家道尔顿在她得著名著作《化学哲学新系统》中,提出了用来解释物质结构得“原子分子学说”。
公元1811年意大利化学家阿伏加德罗提出了理想气体分子得假设,得出了著名得阿伏加德罗常数,并在1865首次实验测定。
公元1820年瑞典化学家白则里提出了化学原子价概念,并在1828年发表了原子量表。
公元1832年英国物理学家法拉第提出了电解定律。
公元1854年德国得吹玻璃工匠兼发明家盖斯勒用“盖斯勒管”进行了低气压放电实验。
公元1858年德国物理学家普吕克尔在研究低气压放电管时发现面对阴极出现绿色辉光。
公元1864年德国物理学家汗道夫发现阴极射线。
公元1869年俄国化学家门捷列夫与德国化学家迈耶按照原子量得顺序将元素排成了“元素周期表”,又在1871年写成了《化学原理》一书。
公元1876年德国物理学家戈德斯坦断定低气压放电管中得绿色辉光就是由阴极射线产生得。
公元1884年瑞典化学家阿仑尼乌斯首先提出了电离学说,认为离子就就是带有电荷得原子。
公元1885年英国物理学家克鲁克斯用实验证明阴极射线就是一种具有质量带有电花得粒子流,而不就是没有质量得光束。
公元1891年爱尔兰物理学家斯托尼首先提出把电解时所假想得电单元叫做“电子”。
公元1895年德国物理学家伦琴在12月28日宣布发现了x射线(又称伦琴射线)。
为此她获得了1901年度首届诺贝尔物理学奖。
法国物理学家佩兰断定阴极射线确就是带负电荷得微粒流,她曾因研究物质得间断结构与测量原子体积而获得了1926年度诺贝尔物理学奖。
荷兰物理学家洛伦茨首先提出了经典电子论,她还确定了电子在电磁场中所受得力,即洛伦茨力,并预言了正常得塞曼效应。
公元1896年法国物理学家贝克勒尔在3月1日用铀盐样品进行实验时发现了天然放射性,她也就是第一个使用乳胶照相探测射线得科学家,为此同居里夫妇一起获得1903年度诺贝尔物理学奖。
荷兰物理学家塞曼在研究外磁场作用下得光发射时发现塞曼效应,这也就是磁场对原子辐射现象得影响,为此她获得了1902年度诺贝尔物理学奖。
公元1897年英国物理学家汤姆逊在4月30日从阴极射线得研究中证实了电子得存在。
由于她在研究电在气体中得传导所作得得重大贡献而获得1906年度诺贝尔物理学奖。
1897～1914年,美国物理学家米利肯等先后多次精确测量电子得质量与电荷,1899年又测定了电子得荷质比。
米利肯因对电子电荷得测定与光电效应得研究获得1923年度诺贝尔物理学奖。