原子物理学_课件..

F N Ae
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• 原子的大小
3A 4 3 A r NA r 3 4 N A
1/ 3
二、 汤姆逊原子模型－布丁模型 1903年Thomson提出 “葡萄干蛋糕”式原子 模型或称为“西瓜”模型－原子中正电荷和质量 均匀分布在原子大小的弹性实心球内，电子就象 西瓜里的瓜子那样嵌在这个球内。
学习方法
学而不思则罔，思而不学则殆
《论语。为政》
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第一章
• 电子的发现
卢瑟福模型
1.1 背景介绍
1650年奥托· 冯· 格里克发明真空泵后物理学家开始在稀薄空 气中做电的试验 1676年法国 良卡德 发现水银荧光现象 1705年豪克斯对此进行实验研究，在部分真空中运动产生摩 擦才有荧光 1833年法拉第 改进 抽真空的玻璃管置入电极 辉光放电
机械原子学说
原子
17世纪 Newton
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 困难：不能解释光、电、热等物理现象和燃烧等化学过程
化学原子学说
1808年 Dalton 化学反应中，原子不可分解，性质不变；
不同元素的原子不同，每种原子有确定原子量。
1811年 Avogadro 气体由分子组成，分子由原子组成。 同温同压的同体积气体含相同数目的分子。 1869年 Mendeleev 发现元素周期律，预言新元素
该模型对原子发光现象的解释－电子在其平 衡位置作简谐振动的结果，原子所发出的光的
频率就相当于这些振动的频率。
诺贝尔奖得主的幼儿园 卢瑟福一生至少培养了10位诺贝尔奖得主 •尼尔斯.玻尔，1922年诺贝尔物理奖 •保罗.狄拉克，1933年诺贝尔物理奖 •詹姆斯.查德威克, 1935年诺贝尔物理奖 •布莱克特,1948年的诺贝尔物理奖 •沃尔顿和考克劳夫特,1951诺贝尔物理奖 •索迪，1921年诺贝尔化学奖。 •赫维西，1943年诺贝尔化学奖。 •哈恩，1944年诺贝尔化学奖。 •鲍威尔，1950年诺贝尔物理奖。 •贝特，1967年诺贝尔物理奖。 •卡皮查，1978年诺贝尔化学奖。
绪论
古代原子学说 B. C. 4世纪 Democritus 组成物质的最小单元，永恒不变
原子（Atom）
端，体之无序最前者也。 ------------ 《墨经》
至大无外，谓之大一；其小无内，谓之小一。 ------------ 惠子 人之生，气之聚也;聚则为生，散则为死。 ------------ 《庄子· 知北游》
1871年，瓦莱发现阴极射线能为磁铁偏转，是带负电的。
1874年，Stoney提出电荷的最小单位
W M Q F
Q W N n F M NA
Q F e N NA
F N Ae
1881年，Stoney命名电量子为电子
1887年克鲁克斯得到了百万分之一 个克鲁克斯管”，他在实验中不仅 验证了阴极射线是带电的，还发现 阴极射线具有热效应并具有动量。
1891年赫兹发现了阴极射线能够穿透金属薄片 勒纳德为阴极射线管开了一个0.000265厘米厚铝箔的窗口，把 阴极射线引到管外空间，使几厘米远处的荧光屏发出荧光。
1897年英国物理学家汤姆逊测定阴极射线的质荷比，
1897年德国物理学家布劳恩（Kari Ferdinand Braun）发 明阴极射线管，被用于一台示波器中首次与世人见面
现代原子学说 19世纪末 三大发现——X射线、放射性和电子
原子是物质结构的一个层次，介于分子和原子核之间。
1911年 1913年 Rutherford Bohr 原子核式结构模型
原子量子理论 解释氢光谱 成功解释原子现象
1923-1927
量子力学诞生
1960’s 激光器的发明
激光与原子的相互作用 激光制冷 超冷原子BEC
me 9.1093897(54) 1031 kg
质子与电子质量比 mp / me 1836.152701(37)
原子质量单位 1 u 1.660 540 2(10) 10-27 kg
1eV 1.60217733(49) 1019 J=11601.57K
Avogadro常数 N A 6.0221367(36) 1023
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
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 。 去掉电场E后，射线成一圆形轨迹， q / m E / rB 2求出荷质比。
Ernest Rutherford
1908年诺贝尔化学奖
卢瑟福 盖革 马斯顿 粒子散射实验（ 1909年）
1833年
法拉第电解定律
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M Q Fwenku.baidu.com
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 德国物理学家哥尔德斯坦称这种射线为“阴极射线”
原子物理
大连理工大学 物理与光电工程学院
李崇
参考书
褚圣麟
Paul Tipler, C.J. Foot 陈宏芳
原子物理学
Modern Physics Atomic Physics 原子物理学
安 排
a.
b.
作业、平时表现 20%
期末考试 80%
c.
常规答疑两周一次
地点：物理系219室
时间：周四下午
Email: lichong@dlut.edu.cn
qB m 2 / r
• 电子电荷及质量及阿佛伽德罗常数
核质比 e E C 2 2 1011 m rB kg
19
e 1.03 10
1909年
C
e 1.602177 33 49 1019 C
Millikan油滴实验 em 1.59 1019 C
me 5.15 1031 kg