原子物理学复习资料讲解
原子物理学复习资料讲解
原子物理学总复习指导名词解释：光谱，氢原子线系，类氢离子，电离电势，激发电势，原子空间取向量子化，原子实极化，轨道贯穿，有效电荷数，电子自旋，磁矩，旋磁比，拉莫尔进动，拉莫尔频率，朗德g因子，电子态，原子态，塞曼效应，电子组态，LS耦合，jj耦合，泡利原理，同科电子，元素周期表，壳层，原子基态，洪特定则，朗德间隔定则数据记忆：电子电量，质量，普朗克常量，玻尔半径，氢原子基态能量，里德堡常量，hc，ħc，玻尔磁子，拉莫尔进动频率著名实验的内容、现象及解释：α粒子散射实验，夫兰克—赫兹实验，施特恩—盖拉赫实验，碱金属光谱的精细结构，塞曼效应，反常塞曼效应，康普顿效应理论解释：（汤姆逊原子模型的不合理性），卢瑟福核式模型的建立、意义及不足，玻尔氢原子光谱理论的建立、意义及不足，元素周期表计算公式：氢原子光谱线系，玻尔理论能级公式、波数公式，角动量表达式及量子数取值（l，s，j），LS耦合原子态，朗德间隔定则，g因子，塞曼效应，原子基态谱线跃迁图：氢原子谱线跃迁、类氢原子谱线跃迁，碱金属原子能级跃，精细结构，塞曼效应；电子态及组态、原子态表示，选择定则，1.同位素：一些元素在元素周期表中处于同一地位，有相同原子序数，这些元素别称为同位素。
2.类氢离子：原子核外只有一个电子的离子，这类离子与氢原子类似，叫类氢离子。
3.电离电势：把电子在电场中加速，如使它与原子碰撞刚足以使原子电离，则加速时跨过的电势差称为电离电势。
4.激发电势：将初速很小的自由电子通过电场加速后与处于基态的某种原子进行碰撞，当电场电压升到一定值时，发生非弹性碰撞，加速电子的动能转变成原子内部的运动能量，使原子从基态激发到第一激发态，电场这一定值的电压称为该种原子的第一激发电势5. 原子空间取向量子化：在磁场或电场中原子的电子轨道只能取一定的几个方向，不能任意取向，一般的说，在磁场或电场中，原子的角动量的取向也是量子化的。
6. 原子实极化：当价电子在它外边运动时，好像是处在一个单位正电荷的库伦场中，当由于价电子的电场的作用，原子实中带正电的原子核和带负电的电子的中心会发生微小的相对位移，于是负电的中心不再在原子核上，形成一个电偶极子，这就是原子实的极化。
原子物理学知识点总结
原子物理学知识点总结一、理论知识基础1。
离子化合物原子的结构是由原子核和电子组成，原子核又由质子和中子组成，而质子与中子又可以有不同的结合能状态，但其最稳定的结合方式是结合成带正电荷的原子核，所以质子与中子便有不同的能量状态，而根据原子的能级知识，高能级原子会向低能级原子转变，因此在实验室中经常观察到了同种元素的气态氢化物比其固态氢化物稳定。
除此之外，原子的能级状态还与其带电的状态有关。
如上述气态氢化物因为同种元素的原子核带同种电荷，因此它们的结合能最大，所以也就更加稳定。
而根据电荷守恒，气态非金属元素的阳离子由于失去一个电子，所以其结合能比其阴离子小，因此更加稳定。
2。
共价化合物 2。
共价化合物1。
配位化合物配位化合物是含有共用电子对的分子。
其实质是在形成配位键时，电子云必须重新排布。
两种元素的原子只有各自得到两个电子才形成稳定的配位键，因此元素原子的核电荷数等于零，它们的原子彼此形成的是共价键。
2。
配位多面体（ NaFeCl3， Cl2）配位多面体指的是元素间形成配位键时，有四个原子与另一元素形成四个共价键的情况。
配位多面体是平面正方形的对角线围城的封闭区域，该区域具有平行于对角线的一组相互垂直的平面，因此每条边长为1， 3。
1。
钠原子Na的结合能比较低，与水作用放出大量的热，水的结合能比钠的低，放出的热也少，反应速度很快，这说明钠原子只能和活泼金属反应，那么钠原子能否与活泼金属钠和碱反应呢？从微观角度来看，一般认为钠原子具有8电子，和氯原子的外层电子差不多，但钠原子比氯原子小，所以钠原子的能级与氯原子相近，故钠原子也只能与活泼金属反应。
2。
锂原子Li与活泼金属反应的时候能放出大量的热，这些热是由Li原子内层2电子与2个原子核形成共价键的热运动放出的，可见锂原子内部能级比较高，所以锂原子也不容易与活泼金属反应。
2。
锂原子Li的结合能比钠原子小，所以Li能与活泼金属锂发生置换反应， 2Li+3H2O=LiCl2+2H2↑，或者2Li+Li2O2=Li2CO3+2H2↑。
原子物理学讲义
《原子物理学》讲义教材：杨福家《原子物理学》高等教育出版社.2000.7第三版参考教材：褚圣麟《原子物理学》人民教育出版社.1979.6第一版作者简介：1936年6月出生于上海，著名科学家，中科院院士。
1958年复旦大学物理系毕业后留校任教，1960年担任复旦大学原子核物理系副主任。
此后历任中国科学院上海原子核研究所所长、复旦大学研究生院院长、复旦大学校长、上海市科协主席等职。
又受原本只有王室成员和有爵位的人才能担任校长的英国诺丁汉大学的聘请，于2001年出任该校第六任校长。
2004年兼任宁波诺丁汉大学校长。
1984年获国家级“有突出贡献的中青年专家”称号。
1991年当选为中国科学院院士，领导、组织并建成了基于加速器的原子、原子核物理实验室，完成了一批引起国际重视的研究成果。
撰有《原子物理学》、《应用核物理》等专著。
课程简介：《原子物理学》是20世纪初开始形成的一门学科，主要研究物质结构的“原子”层次。
随着近代物理学的发展，原子物理学的知识体系也在不断更新和充实。
原子物理学的发展导致量子理论的发展，而量子力学又使原子物理学得以完善。
《原子物理学》这门课程是在经典物理课程（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。
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0A (cm A 80101-=)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。
原子物理学知识要点总结
一．氢原子光谱的线系
巴尔末线系：
v
1
4 B
1 22
1 n2
RH
1 22
1 n2
n 3, 4, 5,
RH 1.0967758107 m1 氢原子的Rydberg常数
（远紫外）赖曼系：
v
RH
1 12
1 n2
n 2,3, 4
（红外三个线系）
例： 3 2 P3/ 2 表示： n 3, 1, j 3/ 2 的原子态，多重度：2
Li原子能级图（考虑精细结构，不包括相对论修正）
单电子辐射跃迁选择定则
1、选择定则 单电子辐射跃迁（吸收或发射光子）只能在下列条件下发生:
l 1 j 0, 1
2、碱金属光谱的解释
主线系
2P1/2 2P3/2
l0
碱金属原子态符号： n 2s1Lj
n : 价电子的主量子数
L : 价电子的轨道角动量，用大写 S, P, D, F,G... 表
示 0,1,2,3,4...
j :电子的总角动量。
2s 1: 自旋多重度，表示原子态的多重数。对碱原子 2s 1 2
S 态虽然是单层（重）能级，仍表示为：2S
5 4 10000
3 20000
p =1
5 4
3
2 30000
d =2
5 4 3
f
=3
5 4
柏 格 曼 系
40000 2
厘米-1
锂原子能级图
H 7 56 4 3
2
锂的四个线系
主 线 系： 第二辅线系： 第一辅线系： 柏格曼系：
原子物理学期末总复习
能级跃迁选择定则:
即 li 奇数 l’ i 偶数
对L S耦合：S 0; L 0,1; J 0,1( J 0 J ' 0除外) J 0,1( J 0 J ' 0除外) 对j j耦合：j 0,1;
跃迁还需满足初末态宇 称相反，
11. 碱金属原子能级的双重结构是由于下面的原因产生 : [ D] （A)相对论效应; （ B) 原子实极化; （C) 价电子的轨道贯穿; （D) 价电子自旋与轨道角动量相 互作用。
12.在（1）α粒子散射实验，（2）弗兰克－赫兹实验， （3）史特恩－盖拉实验，（4）反常塞曼效应中， 证实电子存在自旋的有：[ B ] （A）（1），（2）; （B）（3）,（4）; （C）（2）,（4）; （D）（1）,（3）.
多电子原子
电子组态: n1l1n2l2原子态(n1l1n2l2)2s+1Lj 电子组态的耦合方式:L-S耦合, j-j耦合 核外电子排布规则:泡利原理和能量最低原理 泡利不相容原理：在一个原子中不可能有两个或者两个 以上的电子具有完全相同的四个量子数（n,l,ml,ms）。 换言之，原子中的每一个状态只能容纳一个电子.
5. 一次电离的氦离子（ He+ ）处于 n=2 的激发态，根据波 尔理论，能量E为 [ C ] (A)-3.4eV ( B) -6.8eV ( C) -13.6eV (D) -27.2eV
6．夫兰克—赫兹实验证明了[ B ] (A)原子内部能量连续变化 (B)原子内存在能级 (C)原子有确定的大小 (D)原子有核心
16.处于L=3, S=2原子态的原子,其总角动量量子数J的可能 取值为:[ B ] (A) 3, 2,1; (B) 5, 4, 3, 2, 1; (C) 6, 5, 4, 3; (D) 5/2, 4/2, 3/2, 2/2, 1/2。
原子物理复习要点
《原子物理复习要点》第一章1. 氢原子原子光谱波数 里德伯常数光谱项 !!,2m ,1m n ;3,2,1m ++== 2.玻尔氢原子理论 ⑴玻尔假设（3点） ⑵氢原子模型玻尔半径精细结构常数 定态能量连续能量区：自由电子动能 ⑶氢原子的光谱λν1~=H R ,T T ~n m −=ν2H n n R T =.~c c νλν==,A 53.0em 4a 02e 200=≡!πε!,3,2,1n ,n a r 20n ==,nc nc c 4e v 02n απε==!1371c4e 02≈=!πεα!,3,2,1n ,c m n 21E 22e 2n =−=α!,3,2,1n ,E n 1E 12n ==.eV 6.13c m 21E 22e 1−≈−=α02vm 2e >,E E ~hc h mn −==νν2n n R T ∞=.nhcR hcT E ,hc E T 2H n n n n −=−=−=.eV 6.13hcR .eV 6.13hcR hcT E ,1n H H 11=−=−=−==nm .eV 1242m .J 1063.6103ch 348=×××=−⑷类氢离子约化质量类氢离子光谱 ⑸里德伯原子 3.夫兰克-赫兹实验图1.5.2 证明了原子能级的存在。
第二章1 波粒二象性⑴德布罗意假设 2. ⑴自由粒子波函数 ⑵()eemM Mm +=µ()!",3,2,1n ,n 42Z e E M 222024n =−=πεµ有限，!",3,2,1n ,Z n e4r 2220n =×=µπε().4c 4e R 3204M ππεµ⋅=!().4c 4e m R 3204e ππε⋅=∞!.Mm 11R R M m M R m R e e e M +=+==∞∞∞µ()222024n n 42Z e E !πεµ−=⑶ 不代表实在的物理量的波动. ⑷波函数满足条件：单值、有限、连续. 海森伯不确定原理3．薛定谔方程⑴条件 ⑵建立⑶定态薛定谔方程E 为粒子总能量，不随时间改变. 几率密度只与位置坐标有关而与时间无关.4.力学量的平均值,算符表示和本征值哈密顿算符 ()[],0q ˆ,p ˆ1≠():r !Ψ.2q p !≥⇒ΔΔ.p p p −=Δ.p p p 22−=Δ.2z p ,2y p ,2x p z y x !!!≥≥≥ΔΔΔΔΔΔ().2h t E 2≥ΔΔ.τΓ!≈()()().t ,r t ,r V m 2t ,r t i 22!!"#!#ΨΨ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛+∇−=∂∂,p ,i p ,t i E 222∇−→∇−→∂∂→!"#!"#"2222222zy x ∂∂+∂∂+∂∂≡∇!.V m 2p E 2+=•,c v ,h E ,p h <<•==•νλ(),r V V !=()()().t f r u t ,r !!=Ψ()(),r u t E i exp t ,r !"!⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=Ψ()()().r Eu r u r V m 222!!!"#=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+∇−.E !=ω.z k y j x i i i p ˆ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂−=∇−=!!"#!#".z z ˆ,y y ˆ,x xˆ,r r ˆ====!!()t ,r V m2H ˆ22!!"+∇−=①本征方程.A Aˆψψ=即力学量算符Aˆ作用在波函数ψ上等于一个常数乘以波函数ψ本身.波函数ψ称为算符Aˆ本征函数.②本征值●本征方程中A 称为算符Aˆ本征值.●假设：力学量A 的测量值就是算符Aˆ本征值.●因为在力学量本征态ψ下, 测量值就是算符Aˆ本征值，那么,力学量A 就完全确定，即.0A =Δ因此，力学量的平均值（期待值）就是本征值.●若两个力学量具有共同本征函数, 那么,这两个力学量的对易,一定可以同时具有确定值.,A Aˆψψ=!,B B ˆψψ=5.定态薛定谔方程的几个简例 ⑴阶跃势()().r d t ,r A ˆt ,r A *!!!∫=+∞∞−ΨΨ,AB B ˆA A ˆB ˆ,AB B A ˆB ˆAˆψψψψψψ====∴()⎩⎨⎧><=•.0x ,V 0x ,0x V 0,V E 0<X=0波函数及其一阶导数连续， 区域 ，透入距离⑵势垒 隧道效应: x<0几率密度不为0. 图2.5.4 透射系数 或a 较大,即扫描隧道显微镜●探针直径约或小于nm.●探针和样品的间隙对应一个势垒，间距为势垒宽度a 。
原子物理学知识点总结
原子物理学知识点总结原子物理学是研究原子结构和性质的一门物理学科，它是现代物理学的分支之一。
原子理论自古希腊时代就已经存在，但直到19世纪末到20世纪初，人们才开始对原子的结构和性质有了深入的了解。
本文将介绍原子物理学的基本知识点，包括原子的结构、原子核、原子的性质以及原子与分子之间的相互作用等内容。
1. 原子的结构原子是一切物质的基本单位，它主要由电子、质子和中子组成。
根据基本粒子理论，电子、质子和中子是构成原子的基本粒子。
电子是带负电荷的粒子，质子是带正电荷的粒子，中子是不带电的粒子。
在原子结构模型中，质子和中子集中在原子核中，而电子则绕核轨道运动。
根据量子力学理论，电子在轨道上的运动是离散的，即只能位于某些特定的能级上。
这些能级被称为电子壳层，不同的电子壳层对应不同的能量。
2. 原子核原子核是原子的中心部分，它由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。
质子和中子是由夸克组成的，它们之间通过强相互作用相互吸引。
在原子核中，质子带正电，中子不带电，它们通过强相互作用相互结合在一起。
原子核的直径通常在10^-15米的数量级上，而原子的直径通常在10^-10米的数量级上，原子核的大小远远小于原子的大小。
3. 原子的性质原子的性质主要包括原子的质量、原子的电荷、原子的半径、原子的稳定性等。
原子的质量主要取决于原子核中质子和中子的质量，而电子的质量可以忽略不计。
原子的电荷等于质子数减去电子数，因此原子的电荷通常为正数或负数。
原子的半径通常用原子量子半径或科学常数玻尔半径来描述。
原子的稳定性与原子核的内部结构有关，对于较轻的原子来说，稳定的原子核通常满足质子数和中子数之比在1:1附近，而对于较重的原子来说，稳定的原子核通常含有更多的中子以保持稳定。
4. 原子与分子之间的相互作用原子与分子之间的相互作用是原子物理学研究的另一个重要内容。
原子和分子之间存在分子间力，包括范德华力、静电吸引力、静电斥力等。
范德华力是由于分子极化而产生的吸引力，静电吸引力是由于正负电荷之间的相互作用而产生的吸引力，静电斥力则是由于同性电荷之间的相互作用而产生的斥力。
原子物理学复习资料讲解
原子物理学总复习指导名词解释：光谱，氢原子线系，类氢离子，电离电势，激发电势，原子空间取向量子化，原子实极化，轨道贯穿，有效电荷数，电子自旋，磁矩，旋磁比，拉莫尔进动，拉莫尔频率，朗德g因子，电子态，原子态，塞曼效应，电子组态，LS耦合，jj 耦合，泡利原理，同科电子，元素周期表，壳层，原子基态，洪特定则，朗德间隔定则数据记忆：电子电量，质量，普朗克常量，玻尔半径，氢原子基态能量，里德堡常量，hc，?c，玻尔磁子，拉莫尔进动频率著名实验的内容、现象及解释：a粒子散射实验，夫兰克一赫兹实验，施特恩一盖拉赫实验，碱金属光谱的精细结构，塞曼效应，反常塞曼效应，康普顿效应理论解释：（汤姆逊原子模型的不合理性），卢瑟福核式模型的建立、意义及不足，玻尔氢原子光谱理论的建立、意义及不足，元素周期表计算公式：氢原子光谱线系，玻尔理论能级公式、波数公式，角动量表达式及量子数取值（I，S, j ），LS耦合原子态，朗德间隔定则，g因子，塞曼效应，原子基态谱线跃迁图：氢原子谱线跃迁、类氢原子谱线跃迁，碱金属原子能级跃，精细结构，塞曼效应；电子态及组态、原子态表示，选择定则，1. 同位素：一些元素在元素周期表中处于同一地位，有相同原子序数，这些元素别称为同位素。
2. 类氢离子：原子核外只有一个电子的离子，这类离子与氢原子类似，叫类氢离子3. 电离电势：把电子在电场中加速，如使它与原子碰撞刚足以使原子电离，则加速时跨过的电势差称为电离电势。
4. 激发电势：将初速很小的自由电子通过电场加速后与处于基态的某种原子进行碰撞，当电场电压升到一定值时，发生非弹性碰撞，加速电子的动能转变成原子内部的运动能量，使原子从基态激发到第一激发态，电场这一定值的电压称为该种原子的第一激发电5. 原子空间取向量子化：在磁场或电场中原子的电子轨道只能取一定的几个方向，不能任意取向，一般的说，在磁场或电场中，原子的角动量的取向也是量子化的。
6. 原子实极化：当价电子在它外边运动时，好像是处在一个单位正电荷的库伦场中，当 由于价电子的电场的作用，原子实中带正电的原子核和带负电的电子的中心会发生微小 的相对位移，于是负电的中心不再在原子核上，形成一个电偶极子，这就是原子实的极 化。
原子物理学,教学,课件,复习
二、基本模型和原理
描述对象 原子结构 原子的电子运动 原子核组成 黑体辐射 光电效应 微观粒子 元素排列
电子自旋运动 电子耦合
模型/原理内容 汤姆孙模型，卢瑟福模型 玻尔模型 中子-质子假说 能量量子假说(普朗克) 光量子假说 德布罗意假设 泡利不相容原理、能量最 低原理 电子自旋假设 两角动量耦合的一般规则
第五章 多电子原子
基础概念：电子组态、耦合、同科电子、 电子运动状态 重点概念：L-S 耦合、j-j 耦合、原子态 2S+1L 、壳层、支壳层、量子数、洪特定 J 则、朗德间隔定则、泡利不相容和能量最 低原理、跃迁选择定则 了解概念：斯莱特方法、幻数、重态数、 壳层排序
第六章 X射线
第三章 量子力学初步
基础概念：实物粒子二象性，德布罗意波，量 子态 重要概念：波函数及其统计解释，薛定得方程 在量子力学中的地位和作用，不确 定(则不准)关系； 了解概念： 量子力学处理氢原于的基本步骤和 主耍结论；量子力学与玻尔理论对 锂原子处理的分析比较。
第四章 原子的精细结构
基础概念：磁矩、旋磁比、精细结构、粗结构 、洛仑兹单位 重点概念：原子取向量子化、玻尔磁子、电子 自旋、碱金属双线、自旋-轨道耦合、朗德g 因 子、正（反）常塞曼效应、偏振π、σ成分 了解概念：帕邢-巴克效应、电子顺磁共振 EPR(ESR) 、核磁共振NMR、激光磁共振 LMR
玻尔理论的具体内容（两个假设一个推论）； 氢原子、类氢离子的电子的速度、半径、能量 、角动量量子化的公式。 碱金属光谱特点及其跃迁定则(l、j)。各线系及 其主线意义（确定各线系跃迁能级）。 氦原子光谱特点。 确定电子自旋与轨道耦合的总角动量及其耦合 能的特点（如一分为二双层、S 能级不分裂单 层、向哪移动）。
高三物理复习资料 原子物理基础知识.doc
高三物理复习资料 原子物理基础知识一、黑体和黑体辐射1．热辐射现象： 任何物体在 任何 温度下都要发射 各种 波长的电磁波，并且其辐射能量的大小及辐射能量按波长的分布都与 温度 有关，所以称为热辐射。
2.黑体：物体具有 辐射 能量的本领，又有吸收外界辐射来的能量的本领。
绝对黑体（简称“黑体”）是指能够完全吸收入射的各种（填“各种”或“部分”）波长电磁波而不发生反射的物体，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的 温度 有关。
3．实验规律：（1）随着温度的升高，黑体的辐射强度都有增加；（2）随着温度的升高，辐射强度的极大值向 波长较短 方向移动。
二、、光电效应现象 1、光电效应：光电效应：物体在光 包括 不可见光的照射下发射电子的现象称为光电效应。
2、光电效应的研究结论：① 任何 金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须 大于 这个极限频率，才能产生光电效应； 低于 这个频率的光不能产生光电效应。
②光电子的最大初动能与入射光的强度 无关 ，只随着入射光频率的增大而 增大 。
③入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s ；④当入射光的频率大于极限频率时，入射光的强度越强，单位时间内发射的电子数 越多 。
3、光电效应的应用：光电管：光电管的阴极表面敷有 碱 金属，对电子的束缚能力比较弱，在光的照射下容易发射电子，阴极发出的电子被阳极收集，在回路中形成电流，称为 光电流 。
注意：①光电管两极加上正向电压，可以增强光电流。
②光电流的大小跟入射光的强度和正向电压有关，与入射光的频率无关。
入射光的强度越大，光电流越大。
③遏止电压U 0。
回路中的光电流随着反向电压的增加而减小，当反向电压U 0满足：02max 21eU mv ，光电流将会减小到零，所以遏止电压与入射光的 频率 有关。
4、波动理论无法解释的现象：①不论入射光的频率多少，只要光强足够大，总可以使电子获得足够多的能量，从而产生光电效应，实际上如果光的频率小于金属的极限频率，无论光强多大，都不能产生光电效应。
高考物理一轮复习讲义原子物理学专题(二)原子的核式结构玻尔理论能级跃迁
原子的核式结构、玻尔理论、能级跃迁一、原子的核式结构模型1．α粒子散射实验(1)α粒子散射实验装置(2)α粒子散射实验的结果：绝大多数α粒子穿过金箔后基本上仍沿原来的方向前进，但少数α粒子穿过金箔后发生了大角度偏转，极少数α粒子甚至被“撞了回来”．2．原子的核式结构模型(1)α粒子散射实验结果分析①核外电子不会使α粒子的速度发生明显改变．①汤姆孙模型不能解释α粒子的大角度散射．①绝大多数α粒子沿直线穿过金箔，说明原子中绝大部分是空的；少数α粒子发生较大角度偏转，反映了原子内部集中存在着对α粒子有斥力的正电荷；极少数α粒子甚至被“撞了回来”，反映了个别α粒子正对着质量比α粒子大得多的物体运动时，受到该物体很大的斥力作用．(2)核式结构模型的局限性卢瑟福的原子核式结构模型能够很好地解释α粒子散射实验现象，但不能解释原子光谱是特征光谱和原子的稳定性．二、玻尔理论能级跃迁1．玻尔理论(1)定态假设：电子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些能量状态中电子绕核的运动是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不产生电磁辐射．(2)跃迁假设：电子从能量较高的定态轨道(其能量记为E n)跃迁到能量较低的定态轨道(能量记为E m，m<n)时，会放出能量为hν的光子，这个光子的能量由前后两个能级的能量差决定，即hν＝E n－E m.(h是普朗克常量，h＝6.63×10－34 J·s)(3)轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子在不同的圆周轨道绕核运动相对应．原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道也是不连续的．2．氢原子的能量和能级跃迁(1)能级和半径公式：①能级公式：E n＝1n2E1(n＝1,2,3，…)，其中E1为基态能量，其数值为E1＝－13.6 eV.①半径公式：r n＝n2r1(n＝1,2,3，…)，其中r1为基态轨道半径，其数值为r1＝0.53×10－10 m.(2)氢原子的能级图，如图所示3．两类能级跃迁(1)自发跃迁：高能级→低能级，释放能量，发射光子．光子的频率ν＝ΔE h ＝E 高－E 低h. (2)受激跃迁：低能级→高能级，吸收能量．吸收光子的能量必须恰好等于能级差hν＝ΔE .4．光谱线条数的确定方法(1)一个氢原子跃迁发出可能的光谱线条数最多为n －1.(2)一群氢原子跃迁发出可能的光谱线条数N ＝C 2n ＝n (n －1)2. 5．电离(1)电离态：n ＝∞，E ＝0.(2)电离能：指原子从基态或某一激发态跃迁到电离态所需要吸收的最小能量．例如：氢原子从基态→电离态：E 吸＝0－(－13.6 eV)＝13.6 eV(3)若吸收能量足够大，克服电离能后，获得自由的电子还具有动能．三、针对练习1、城市夜景因绽放的霓虹灯变得多姿多彩。
原子物理复习要点
原子物理学复习要点第一章 原子的核式结构一、学习要点1．原子的质量和大小M A =A N A (g), R ~10-10 m ,N A =6.022⨯1023mol -1,1u=1.6605655⨯10-27kg2．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（会推导）：θπεcot 422002Mv Ze b =卢瑟福散射公式： 2sin )Z ()41(4220220θπεσΩ=d Mv e d ，θθπd d sin 2=Ω实验验证:A N n Mv t d dN μρθ=⎪⎭⎫ ⎝⎛∝Ω-- ; )21(,Z ,,2sin 220214，μ靶原子的摩尔质量 (4)微分散射面的物理意义、总截面(5)原子核大小的估计 (会推导): 散射角θ：),2sin 11(Z 2412020θπε+⋅=Mv e r mα粒子正入射：20024Z 4Mv e r m πε= ,m r ～10－15－10－14m二、基本练习1．褚书课本P 20－212．选择(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.5.9⨯10-10B.3.05⨯10-12C.5.9⨯10-12D.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.2B.1/2C.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. 16B..8C.4D.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．简答题（1）什么是电子？简述密立根油滴实验.（2）简述卢瑟福原子有核模型的要点.（3）简述α粒子散射实验. α粒子大角散射的结果说明了什么？（4）什么是微分散射截面？简述其物理意义.3．计算题：（1）当一束能量为4.8Mev 的α粒子垂直入射到厚度为4.0×10-5cm 的金箔上时探测器沿20°方向上每秒记录到2.0×104个α粒子试求：①仅改变探测器安置方位,沿60°方向每秒可记录到多少个α粒子？②若α粒子能量减少一半,则沿20°方向每秒可测得多少个α粒子？③α粒子能量仍为4.8MeV ,而将金箔换成厚度的铝箔,则沿20°方向每秒可记录到多少个α粒子?(ρ金＝19.3g/cm 3 ρ铅＝27g /cm 3；A 金＝179 ,A 铝＝27,Z 金＝79 Z 铝＝13)(2)试证明:α粒子散射中α粒子与原子核对心碰撞时两者之间的最小距离是散射角为900时相对应的瞄准距离的两倍.(3)10Mev 的质子射到铜箔片上,已知铜的Z=29, 试求质子散射角为900时的瞄准距离b 和最接近于核的距离r m .第二章 玻尔氢原子理论一、学习要点：1.氢原子光谱：线状谱、五个线系（记住名称、顺序）、广义巴尔末公式)11(~22n m R -=ν、 光谱项()2nR n T =、并合原则：)()(~n T m T -=ν 2.玻尔氢原子理论：(1)玻尔三条基本假设的实验基础和内容（记熟）(2)圆轨道理论（会推导）：氢原子中假设原子核静止，电子绕核作匀速率圆周运动02200202220A 529,04,Z Z 4≈===e m a n a n e m r e e n πεπε;13714,Z Z 40202≈===c e n c n e c e n πεααπευ； ()n hcT n hc R n e m E e n --=-=∞22224220Z 2Z )41( πε，n ＝１.2.3……(3)实验验证：（a ）氢原子五个线系的形成)11(Z ~,)4(222232042n m R c h e m R e -==∞∞νπεπ (会推导）非量子化轨道跃迁 )(212n E E mv h -+=∞ν （b ）夫－赫实验：装置、.结果及分析；原子的电离电势、激发电势3.类氢离子（+++Li ,He ,正电子偶素.-μ原子等） (1) He +光谱:毕克林系的发现、波数公式、与氢原子巴耳末系的异同等(2)理论处理（会推导）：计及原子核的运动，电子和原子核绕共同质心作匀速率圆周运动e e m M m M +⋅=μ, 正负电荷中心之距Ze n r n 22204μπε =. 能量2242202Z )41(n e E n μπε-=，里德伯常数变化Mm R R e A +=∞11 重氢（氘）的发现及相关理论计算4.椭圆轨道理论 索末菲量子化条件q q n h n pdq ,⎰=为整数a n nb n e m a n e m E n p e n ϕϕϕπεπε==-==,Z 4,2Z )41(,2220224220 ，n n n ,,3,2,1;,3,2,1 ==ϕn 一定，n E 一定，长半轴一定，有n 个短半轴，有n 个椭圆轨道（状态），即n E 为n 度简并5空间量子化：(1)旧量子论中的三个量子数n ,m n n =ψϕ,的名称、取值范围、物理量表达式、几何参量表达式名 称 取 值 物理量表达式 几何参量表达式 nn ϕψn(2)空间量子化（ϕP 空间取向）、电子的轨道磁矩（旧量子论）、斯特恩—盖拉赫实验6．玻尔对应原理及玻尔理论的地位二、基本练习（共29题）1．楮书P76--772．选择题(1)若氢原子被激发到主量子数为n 的能级,当产生能级跃迁时可能发生的所有谱线总条数应为：A ．n-1B .n(n-1)/2C .n(n+1)/2D .n(2)氢原子光谱赖曼系和巴耳末系的系线限波长分别为：A.R/4 和R/9B.R 和R/4C.4/R 和9/RD.1/R 和4/R(3)氢原子赖曼系的线系限波数为R,则氢原子的电离电势为：A ．3Rhc/4 B. Rhc C.3Rhc/4e D. Rhc/e(4)氢原子基态的电离电势和第一激发电势分别是：A ．13.6V 和10.2V;B –13.6V 和-10.2V; C.13.6V 和3.4V; D. –13.6V 和-3.4V(5)由玻尔氢原子理论得出的第一玻尔半径0a 的数值是：A.5.291010-⨯mB.0.529×10-10mC. 5.29×10-12mD.529×10-12m(6)根据玻尔理论,若将氢原子激发到n=5的状态,则：A.可能出现10条谱线，分别属四个线系B.可能出现9条谱线，分别属3个线系C.可能出现11条谱线，分别属5个线系D.可能出现1条谱线，属赖曼系(7)欲使处于激发态的氢原子发出αH 线，则至少需提供多少能量（eV ）?A.13.6B.12.09C.10.2D.3.4(8)氢原子被激发后其电子处在第四轨道上运动,按照玻尔理论在观测时间内最多能看到几条线？A.1B.6C.4D.3(9)氢原子光谱由莱曼、巴耳末、帕邢、布喇开系…组成.为获得红外波段原子发射光谱,则轰击基态氢原子的最小动能为:A .0.66 eV B.12.09eV C.10.2eV D.12.57eV(10)用能量为12.7eV 的电子去激发基态氢原子时,受激氢原子向低能级跃迁时最多可能出现几条光谱线（不考虑自旋）；A ．3 B.10 C.1 D.4(11)有速度为1.875m/s 106⨯的自由电子被一质子俘获,放出一个光子而形成基态氢原子,则光子的频率（Hz ）为:A ．3.3⨯1015； B.2.4⨯1015 ； C.5.7⨯1015； D.2.1⨯1016.(12)按照玻尔理论基态氢原子中电子绕核运动的线速度约为光速的：A.1/10倍B.1/100倍 C .1/137倍 D.1/237倍(13)玻尔磁子B μ为多少焦耳／特斯拉？A ．0.9271910-⨯ B.0.9272110-⨯ C. 0.9272310-⨯ D .0.9272510-⨯（14）已知一对正负电子绕其共同的质心转动会暂时形成类似于氢原子的结构的“正电子素”那么该“正电子素”由第一激发态跃迁时发射光谱线的波长应为：A ．3∞R /8 B.3∞R /4 C.8/3∞R D.4/3∞R(15)象μ-子（带有一个单位负电荷）通过物质时，有些在核附近的轨道上将被俘获而形成μ-原子，那么μ-原子基态轨道半径与相应的电子轨道半径之比为（μ-子的质量为m=206m e ）A.1/206B.1/(206)2C.206D.2062(16)电子偶素是由电子和正电子组成的原子，基态电离能量为：A.-3.4eVB.+3.4eVC.+6.8eVD.-6.8eV(17)根据玻尔理论可知，氦离子H e +的第一轨道半径是：A ．20a B. 40a C. 0a /2 D. 0a /4(18)一次电离的氦离子 H e +处于第一激发态（n=2）时电子的轨道半径为：A.0.53⨯10-10mB.1.06⨯10-10mC.2.12⨯10-10mD.0.26⨯10-10m(19)假设氦原子（Z=2）的一个电子已被电离，如果还想把另一个电子电离，若以eV 为单位至少需提供的能量为：A ．54.4 B.-54.4 C.13.6 D.3.4(20）在H e +离子中基态电子的结合能是：A.27.2eVB.54.4eVC.19.77eVD.24.17eV(21)夫—赫实验的结果表明：A 电子自旋的存在；B 原子能量量子化C 原子具有磁性；D 原子角动量量子化(22）夫—赫实验使用的充气三极管是在：A.相对阴极来说板极上加正向电压,栅极上加负电压；B.板极相对栅极是负电压,栅极相对阴极是正电压；C.板极相对栅极是正电压,栅极相对阴极是负电压；D.相对阴极来说板极加负电压,栅极加正电压(23）处于基态的氢原子被能量为12.09eV 的光子激发后,其轨道半径增为原来的A ．4倍 B.3倍 C.9倍 D.16倍(24）氢原子处于基态吸收1λ=1026Å的光子后电子的轨道磁矩为原来的（ ）倍：A ．3； B. 2； C.不变； D.93．简答题（1）19世纪末经典物理出现哪些无法解决的矛盾？（1999长春光机所）（2）用简要的语言叙述玻尔理论，并根据你的叙述导出氢原子基态能量表达式.（1998南开大学）（3）写出下列物理量的符号及其推荐值（用国际单位制）：真空的光速、普朗克常数、玻尔半径、玻尔磁子、玻尔兹曼常数、万有引力恒量. （2000南开大学）（4）解释下列概念：光谱项、定态、简并、电子的轨道磁矩、对应原理.（5）简述玻尔对原子结构的理论的贡献和玻尔理论的地位与不足.4．计算题(1)单色光照射使处于基态的氢原子激发,受激发的氢原子向低能级跃迁时可能发出10条谱线.问:①入射光的能量为多少？②其中波长最长的一条谱线的波长为多少？（hc=12400eV·Å）(2)已知一对正负电子绕共同质心转动会形成类似氢原子结构-正电子素.试求：①正电子素处于基态时正负电子间的距离；②n=5时正电子素的电离能（已知玻尔半径0a =0.529Å）.(3)不计电子自旋当电子在垂直于均匀磁场B 的平面内运动时,试用玻尔理论求电子动态轨道半径和能级（提示： B v m E e n ⋅-=ϕμ221 ; n me 2 =ϕμ n p =ϕ） (4)氢原子巴尔末系的第一条谱线与He +离子毕克林系的第二条谱线(6→4)两者之间的波长差是多少?(R H =1.09678×10-3 Å, R He =1.09722×10-3 Å)(5)设氢原子光谱的巴耳末系的第一条谱线αH 的波长为αλ,第二条谱线βH 的波长为βλ,试证明:帕邢系的第一条谱线的波长为βαβαλλλλλ-=.(2000.上海大学)(6)一个光子电离处于基态的氢原子,被电离的自由电子又被氦原子核俘获,形成处于2=n 能级的氦离子He +,同时放出波长为500nm 的光子,求原入射光子的能量和自由电子的动能,并用能级图表示整个过程.(1997北京师大)(7)在天文上可观察到氢原子高激发态之间的跃迁,如108=n 与109=n 之间,请计算此跃迁的波长和频率. (1997.中科院)(8) He +离子毕克林系的第一条谱线的波长与氢原子的巴耳末系αH 线相近. 为使基态的He +离子激发并发出这条谱线,必须至少用多大的动能的电子去轰击它?(2001.中科院)(9)试用光谱的精细结构常数表示处于基态的氢原子中电子的速度、轨道半径、氢原子的电离电势和里德伯常数. (1999.中科院)(10)计算氢原子中电子从量子数为n 的状态跃迁到1-n 的状态时所发出谱线的频率. (2001.中科院固体所)第三章 量子力学初步一、学习要点轨道角动量()1,,2,1,0,1-=+=n l l l p l ，l 称为轨道角量子数，轨道角量子数l =0 1 2 3 4 …电 子 态 s p d f g …原 子 态 S P D F G …能量()n hcT n hc R n e m E e n --=-=∞22224220Z 2Z )41( πε，n ＝１.2.3……轨道投影角动量()l l l l m m p l l lz ,1,,1,0,,1,,----== ，称轨道磁量子数，表征轨道角动量对外场方向的取向，轨道角动量对外场方向的投影图描述电子空间运动的三个量子数l m l n ,,的名称、取值范围、所表征的物理量表达式二、基本练习(1)按量子力学原理,原子状态用波函数来描述. 不考虑电子自旋,对氢原子当有确定主量子数n 时,对应的状态数是：A ．2n; B.2n+1; C.n 2; D.2n 2(2)按量子力学原理,原子状态用波函数来描述.不考虑电子自旋,对氢原子当nl 确定后,对应的状态数为：A.n 2;B.2n;C.l ;D.2l +1(3)按原子力学原理,原子状态用波函数来描述.考虑电子自旋,对氢原子当nl 确定后,对应的状态数为：A.2(2l +1);B.2l +1;C. n;D.n 2(4)按量子力学原理,原子状态用波函数来描述.考虑自旋对氢原子当nl m 确定后对应的状态数为：A.1;B.2;C.2l +1;D. n（5）试画出2=l 时电子轨道角动量在磁场中空间量子化示意图，并标出电子轨道角动量在外磁场方向z 的投影的各种可能值.（中山大学1993）第四章 碱金属原子一、学习要点1.碱金属原子光谱和能级(1)四个线系:主线系、第一辅线系（漫）、第二辅线系（锐）、柏格曼系（基）共振线、线系限波数、波数表达式(2)光谱项()()222222Z Z n R n R n R n RT l σ-==∆-==**;σ-=∆-=∆-=**Z Z ,ll n n n n (3)起始主量子数Li:n=2 ; Na:n=3 ; K:n=4 ; Rb:n=5 ;Cs:n=6 ; Fr:n=7(4)碱金属原子能级.选择定则1±=∆l(5)原子实极化和轨道贯穿是造成碱金属原子能级与氢原子不同的原因2．电子自旋(1)实验基础与内容：电子除具有质量、电荷外，还具有自旋角动量()21(,1=+=s s s p s 称自旋角量子数）和自旋磁矩B s s e s p m e μμμ3,=-= . 自旋投影角动量21,±==s s sz m m p 称自旋磁量子数 (2)单电子角动量耦合：总角动量()⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=≠±=+=0,210,21,1l l l j j j p j ，称总角量子数（内量子数、副量子数；总角动量的投影角动量()j j j j m m p j j jz ,1,,1,,----== ，称总磁量子数(3)描述一个电子的量子态的四个量子数：强场：s l m m l n ,,,；弱场：j m j l n ,,,原子态（光谱项）符号 j s L n 12+S 态不分裂， ,,,,G F D P 态分裂为两层3．碱金属原子光谱和能级的精细结构：(1)原因：电子自旋—轨道的相互作用(2)能级和光谱项的裂距；(3)选择定则：1±=∆l ,1,0±=∆j画出锂、钠、钾原子的精细结构能级跃迁图4.氢原子光谱和能级的精细结构：（1）原因：相对论效应和电子自旋－轨道相互作用；（2）狄拉克能级公式；（3）赖曼系第一条谱线和巴尔末线系αH 线的精细分裂（4）蓝姆移动*二.基本练习：1.褚书P1432.选择题：（1）单个f 电子总角动量量子数的可能值为：A. j =3,2,1,0； B .j=±3； C. j= ±7/2 , ± 5/2; D. j= 5/2 ,7/2（2）单个d 电子的总角动量投影的可能值为：A.2 ，3 ；B.3 ，4 ；C. 235， 215； D. 3/2， 5/2 . （3）已知一个价电子的21,1==s l ,试由s l j m m m +=求j m 的可能值：A .3/2,1/2 ,-1/2 ,-3/2 ; B. 3/2 ,1/2 ,1/2, -1/2 ,-1/2,-3/2;C .3/2,1/2 ,0,-1/2, -3/2; D. 3/2,1/2 ,1/2 ,0,-1/2, -1/2,-3/2;（4）锂原子光谱由主线系.第一辅线系.第二辅线系及柏格曼系组成.这些谱线系中全部谱线在可见光区只有：A.主线系；B.第一辅线系；C.第二辅线系；D.柏格曼系（5）锂原子主线系的谱线在不考虑精细结构时,其波数公式的正确表达式应为： A.nP S -=2~ν； B. S nP 2~→=ν; C ．nP S →=2~ν; D ．S nP 2~-=ν （6）碱金属原子的光谱项为：A.T=R/n 2; B .T=Z 2R/n 2; C .T=R/n *2; D. T=RZ *2/n *2（7）锂原子从3P 态向基态跃迁时,产生多少条被选择定则允许的谱线（不考虑精细结构）?A.一条B.三条C.四条D.六条（8）已知锂原子光谱主线系最长波长为6707埃，辅线系线系限波长为3519埃，则Li 原子的电离电势为：A ．5.38V B.1.85V C.3.53V D.9.14V（9）钠原子基项3S 的量子改正数为1.37，试确定该原子的电离电势：A.0.514V;B.1.51V;C.5.12V;D.9.14V(10)碱金属原子能级的双重结构是由于下列哪一项产生：A.相对论效应B.原子实的极化C.价电子的轨道贯穿D.价电子的自旋－轨道相互作用(11)产生钠的两条黄谱线的跃迁是：A.2P 3/2→2S 1/2 , 2P 1/2→2S 1/2;B. 2S 1/2→2P 1/2 , 2S 1/2→2P 3/2;C. 2D 3/2→2P 1/2, 2D 3/2→2P 3/2;D. 2D 3/2→2P 1/2 , 2D 3/2→2P 3/2（12）若已知K 原子共振线双重成分的波长等于7698.98埃和7664.9埃,则该原子4p 能级的裂距为多少eV ？A.7.4×10-2; B .7.4×10-3; C .7.4×10-4; D .7.4×10-5.(13）对锂原子主线系的谱线,考虑精细结构后,其波数公式的正确表达式应为： A.ν~= 22S 1/2-n 2P 1/2 ν~= 22S 1/2-n 2P 3/2 B. ν~= 22S 1/2→n 2P 3/2 ν~= 22S 1/2→n 2P 1/2C. ν~= n 2P 3/2-22S 1/2 ν~= n 2P 1/2-22S 3/2D. ν~= n 2P 3/2→n 2P 3/2 ν~= n 2P 1/2→n 21/2（14）碱金属原子光谱精细结构形成的根本物理原因：A.电子自旋的存在B.观察仪器分辨率的提高C.选择定则的提出D.轨道角动量的量子化（15）已知钠光谱的主线系的第一条谱线由λ1=5890埃和λ2=5896埃的双线组成,则第二辅线系极限的双线间距（以电子伏特为单位）：A.0；B.2.14⨯10-3;C.2.07⨯10-3;D.3.42⨯10-2(16）考虑电子自旋,碱金属原子光谱中每一条谱线分裂成两条且两条线的间隔随波数增加而减少的是什么线系？A.主线系；B.锐线系；C.漫线系；D.基线系(17）如果l 是单电子原子中电子的轨道角动量量子数,则偶极距跃迁选择定则为：A.0=∆l ;B. 0=∆l 或±1;C. 1±=∆l ;D. 1=∆l(18）碱金属原子的价电子处于n ＝3, l ＝1的状态,其精细结构的状态符号应为：A .32S 1/2.32S 3/2； B.3P 1/2.3P 3/2； C .32P 1/2.32P 3/2; D .32D 3/2.32D 5/2(19）下列哪种原子状态在碱金属原子中是不存在的：A .12S 1/2; B. 22S 1/2; C .32P 1/2; D. 32S 1/2.32D 5/2(20）对碱金属原子的精细结构12S 1/2 12P 1/2, 32D 5/2, 42F 5/2,22D 3/2这些状态中实际存在的是：A.12S 1/2,32D 5/2,42F 5/2;B.12S 1/2 ,12P 1/2, 42F 5/2;C.12P 1/2,32D 5/2,22D 3/2;D.32D 5/2, 42F 5/2,32D 3/2(21）氢原子光谱形成的精细结构（不考虑蓝姆移动）是由于：A.自旋－轨道耦合B.相对论修正和极化贯穿C.自旋－轨道耦合和相对论修正D.极化.贯穿.自旋－轨道耦合和相对论修正(22）对氢原子考虑精细结构之后,其赖曼系一般结构的每一条谱线应分裂为：A.二条B.三条C.五条D.不分裂(23）考虑精细结构,不考虑蓝姆位移,氢光谱Hα线应具有：A.双线B.三线C.五线D.七线(24）氢原子巴尔末系的谱线,计及精细结构以后,每一条谱线都分裂为五个,但如果再考虑蓝姆位移其谱线分裂条数为：A.五条B.六条C.七条D.八条（25）已知锂原子主线系最长波长为λ1=67074埃，第二辅线系的线系限波长为λ∞=3519埃,则锂原子的第一激发电势和电离电势依次为（已知R ＝1.09729⨯107m -1）A.0.85eV,5.38eV;B.1.85V ,5.38V;C.0.85V ,5.38VD.13.85eV ,5.38eV（26）钠原子由nS 跃迁到3P 态和由nD 跃迁到3P 态产生的谱线分别属于：A.第一辅线系和基线系B.柏格曼系和锐线系C.主线系和第一辅线系D.第二辅线系和漫线系（27）d 电子的总角动量取值可能为： A. 215,235; B . 23,215; C. 235,263; D. 2,63．简答题（1）碱金属原子能级与轨道角量子数有关的原因是什么？造成碱金属原子精细能级的原因是什么？为什么S 态不分裂， ,,,,G F D P 态分裂为两层？（2）造成氢原子精细能级和光谱的原因是什么？（3）试由氢原子能量的狄拉克公式出发，画出巴尔末系第一条谱线分裂后的能级跃迁图，并写出各自成分的波数表达式（4）在强磁场下描述一个电子的一个量子态一般需哪四个量子数？试写出各自的名称、.取值范围、力学量表达式？在弱磁场下情况如何？试回答上面的问题.（5）简述碱金属原子光谱的精细结构（实验现象及解释）.4．计算题（1）锂原子的基态光谱项值T2S＝43484cm-1,若已知直接跃迁3P→3S产生波长为3233埃的谱线.试问当被激发原子由3P态到2S态时还会产生哪些谱线？求出这些谱线的波长（R ＝10972⨯10-3埃-1）（2）已知铍离子Be+主线系第一条谱线及线系限波长分别为3210埃和683埃,试计算该离子S项和P项的量子亏损以及锐线系第一条谱线的波长.(北大1986)（3）锂原子的基态是S2，当处于D3激发态的锂原子向低能级跃迁时，可能产生几条谱线（不考虑精细结构）？这些谱线中哪些属于你知道的谱线系的？同时写出所属谱线系的名称及波数表达式. 试画出有关的能级跃迁图，在图中标出各能级的光谱项符号，并用箭头都标出各种可能的跃迁. （中科院2001）(4)①试写出钠原子主线系、第一辅线系、第二辅线系和伯格曼系的波数表达式.②已知：35.1=∆s ,86.0=∆p,01.0=∆d,求钠原子的电离电势.③若不考虑精细结构，则钠原子自D3态向低能级跃迁时，可产生几条谱线？是哪两个能级间的跃迁？各对应哪个线系的谱线？④若考虑精细结构，则上问中谱线分别是几线结构？用光谱项表达式表示出相应的跃迁.(中科院1998)第五章多电子原子一、学习要点1.氦原子和碱土金属原子：（1）氦原子光谱和能级（正氦（三重态）、仲氦（单态））（2）镁原子光谱和能级2.重点掌握L－S耦合,了解j－j耦合3.洪特定则、朗德间隔定则、泡利不相容原理；4.两个价电子原子的电偶极辐射跃迁选择定则；5.*复杂原子光谱的一般规律：位移律、交替律、三个电子的角动量耦合6.普用选择定则（电子组态的跃迁选择定则，又称宇称跃迁选择定则，或拉波特定则；L-S耦合选择定则等）6.氦氖激光器*二、基本练习1.褚书P168－169习题2.选择题(1)关于氦原子光谱下列说法错误的是：A.第一激发态不能自发的跃迁到基态；B.1s2p 3P2,1,0能级是正常顺序；C.基态与第一激发态能量相差很大；D.三重态与单态之间没有跃迁(2)氦原子由状态1s2p 3P2,1,0向1s2s 3S1跃迁,可产生的谱线条数为：A.0；B.2；C.3；D.1(3)氦原子由状态1s3d 3D3,2,1向1s2p3P2,1,0跃迁时可产生的谱线条数为：A.3；B.4；C.6；D.5(4)氦原子有单态和三重态两套能级,从而它们产生的光谱特点是:A.单能级各线系皆为单线,三重能级各线皆为三线；B.单重能级各线系皆为双线,三重能级各线系皆为三线；C.单重能级各线系皆为单线,三重能级各线系皆为双线;D.单重能级各线系皆为单线,三重能级各线系较为复杂,不一定是三线.(5)下列原子状态中哪一个是氦原子的基态？A.1P1；B.3P1 ;C.3S1; D．1S0;(6)氦原子的电子组态为n1pn2s,则可能的原子态：A.由于n不确定不能给出确定的J值,不能决定原子态；B.为n1pn2s 3D2,1,0和n1pn2s 1D1；C.由于违背泡利原理只存单态不存在三重态；D.为n1pn2s 3P2,1,0和n1pn2s 1P1.(7)C++离子由2s3p 3P2,1,0到2s3s 3S1两能级的跃迁,可产生几条光谱线？A.６条；B．３条；C．２条；D．１条．(8)氦原子有单态和三重态,但1s1s3S1并不存在,其原因是:A.因为自旋为1/2,l1=l2=0 故J=1/2 ;B.泡利不相容原理限制了1s1s3S1的存在;C..因为三重态能量最低的是1s2s3S1;D.因为1s1s3S1和1s2s3S1是简并态(9)泡利不相容原理说:A.自旋为整数的粒子不能处于同一量子态中；B.自旋为整数的粒子能处于同一量子态中；C.自旋为半整数的粒子能处于同一量子态中;D.自旋为半整数的粒子不能处于同一量子态中.(10)若某原子的两个价电子处于2s2p组态,利用L－S耦合可得到其原子态的个数是：A.1；B.3;C.4;D.6.(11)4D3/2 态的轨道角动量的平方值是：A.-３ 2 ; B.6 2; C.-２ 2; D.２ 2(12)一个p电子与一个 s电子在L－S耦合下可能有原子态为：A.3P0,1,2, 3S1 ;B.3P0,1,2 , 1S0;C.1P1, 3P0,1,2 ;D.3S1 ,1P1(13)设原子的两个价电子是p电子和d电子,在Ｌ－Ｓ耦合下可能的原子态有：A.4个；B.9个；C.12个；D.15个；(14)电子组态2p4d所形成的可能原子态有：A．1P ３P １F ３F； B. 1P 1D 1F 3P 3D 3F;C．3F 1F; D.1S 1P 1D 3S 3P 3D.(15)硼（Z=5）的B+离子若处于第一激发态,则电子组态为：A.2s2pB.2s2sC.1s2sD.2p3s(16)铍（Be）原子若处于第一激发态,则其电子组态：A.2s2s；B.2s3p；C.1s2p;D.2s2p(17)若镁原子处于基态,它的电子组态应为：A．2s2s B.2s2p C.3s3s D.3s3p(18)今有电子组态1s2p,1s1p,2d3p,3p3s,试判断下列哪些电子组态是完全存在的:A.1s2p ,1s1pB.1s2p,2d3p C,2d3p,2p3s D.1s2p,2p3s(19)电子组态1s2p所构成的原子态应为:A1s2p1P1 , 1s2p3P2,1,0 B.1s2p1S0 ,1s2p3S1C1s2p1S0, 1s2p1P1 , 1s2p3S1 , 1s2p3P2,1,0; D.1s2p1S0,1s2p1P1(20)判断下列各谱项中那个谱项不可能存在:A.3F2;B.4P5/2;C.2F7/2;D.3D1/2(21)试判断原子态：1s1s 3S 1,1s2p 3P 2,1s2p 1D 1, 2s2p 3P 2中下列哪组是完全存在的？A. 1s1s 3S 1 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2 B .1s2p 3P 2 1s2p 1D 1C. 1s2p 3P 2 2s2p 3P 2D.1s1s 3S 1 2s2p 3P 2 1s2p 1D 1(22)在铍原子中,如果3D 1,2,3对应的三能级可以分辨,当有2s3d 3D 1,2,3到2s2p 3P 2,1,0的跃迁中可产生几条光谱线？A ．6 B.3 C.2 D.9(23)有状态2p3d 3P →2s3p 3P 的跃迁：A.可产生9条谱线B.可产生7条谱线C 可产生6条谱线 D.不能发生(24)已知Cl （Z=17）原子的电子组态是1s 22s 22p 63p 5,则其原子态是：A.2P 1/2;B.4P 1/2 ;C.2P 3/2;D.4P 3/2(25) 原子处在多重性为5，J 的简并度为7的状态,试确定轨道角动量的最大值： A. 6; B. 12; C. 15; D. 30(26)试确定D 3／2谱项可能的多重性：A.1，3，5，7；B.2，4，6，8； C ．3，5，7； D.2，4，6.(27)某系统中有三个电子分别处于s 态.p 态.d 态,该系统可能有的光谱项个数是：A ．7； B.17； C.8； D.18(28)钙原子的能级应该有几重结构？A ．双重； B.一、三重； C.二、四重； D.单重3．简答题（1）简要解释下列概念：泡利不相容原理、洪特定则、朗德间隔定则.（2）L-S 耦合的某原子的激发态电子组态是2p3p ，可能形成哪些原子态？若相应的能级顺序符合一般规律，应如何排列？并画出此原子由电子组态2p3p 向2p3s 可能产生的跃迁.（首都师大1998）（3）写出两个同科p 电子形成的原子态，那一个能级最低？（4）写出两个同科d 电子形成的原子态，那一个能级最低？（5）写出5个同科p 电子形成的原子态，那一个能级最低？（6）写出4个同科p 电子形成的原子态，那一个能级最低？(7)汞原子有两个价电子,基态电子组态为6s6s 若其中一个电子被激发到7s 态（中间有6p 态）由此形成的激发态向低能级跃迁时有多少种可能的光谱跃迁？画出能级跃迁图.(8)某系统由一个d 电子和一个2P 3/2原子构成,求该系统可能的光谱项.(9)某系统由spd 电子构成,试写出它的光谱项.(10)碳原子的一个价电子被激发到3d 态,①写出该受激原子的电子组态以及它们在L —S 耦合下形成的原子态; ②画出对应的能级图并说明这些能级间能否发生电偶极跃迁?为什么？第六章 磁场中的原子一、学习要点1．原子有效磁矩 J J P m e g2-=μ, )1(2)1()1()1(1++++-++=J J S S L L J J g (会推导) 2．外磁场对原子的作用：（1）拉莫尔进动圆频率(会推导): B m e g eL 2=ω（2）原子受磁场作用的附加能量:B g M B E B J J μμ=⋅-=∆附加光谱项()1-m 7.464~,~4B mc eB L L g M mc eB g M T J J ≈===∆ππ 能级分裂图（3）史—盖实验；原子束在非均匀磁场中的分裂B J g M v L dz dB m s μ221⎪⎭⎫ ⎝⎛-=,（m 为原子质量） （4）塞曼效应：光谱线在外磁场中的分裂，机制是原子磁矩与外磁场的相互作用,使能级进一步的分裂所造成的. 塞曼效应的意义①正常塞曼效应：在磁场中原来的一条谱线分裂成3条,相邻两条谱线的波数相差一个洛伦兹单位L ~Cd 6438埃 红光1D 2→1P 1氦原子 66781埃 1D 2→1P 1②反常塞曼效应：弱磁场下：Na 黄光：D 2线 5890埃 2P 3/2→2S 1/2（1分为6）；D 1线5896埃 2P 1/2→2S 1/2（1分为4）Li ( 2D 3/2→2P 1/2)格罗春图、相邻两条谱线的波数差、能级跃迁图选择定则 )(1);(0);(1+-+-=∆σπσJ M 垂直磁场、平行磁场观察的谱线条数及偏振情况③帕邢—贝克效应：强磁场中反常塞曼效应变为正常塞曼效应()()B M M B E B S L S L μμμ2+=⋅+-=∆ ，()L M M SL ~2~∆+∆=∆ν，1,0,0±=∆=∆L S M M ()L L ~,0,~~~0-+=νν （5）顺磁共振、物质的磁性二、基本练习1．楮书P1972．选择题（1）在正常塞曼效应中，沿磁场方向观察时将看到几条谱线：A ．0； B.1； C.2； D.3（2）正常塞曼效应总是对应三条谱线，是因为：A ．每个能级在外磁场中劈裂成三个； B.不同能级的郎德因子g 大小不同；C ．每个能级在外场中劈裂后的间隔相同； D.因为只有三种跃迁（3）B 原子态2P 1/2对应的有效磁矩（g ＝2／3）是 A. B μ33； B. B μ32； C. B μ32 ； D. B μ22. (4)在强外磁场中原子的附加能量E ∆除正比于B 之外,同原子状态有关的因子有：A.朗德因子和玻尔磁子B.磁量子数、朗德因子C.朗德因子、磁量子数M L 和M JD.磁量子数M L 和M S(5)塞曼效应中观测到的π和σ成分,分别对应的选择定则为：A ；)(0);(1πσ±=∆J M B. )(1);(1σπ+-=∆J M ;0=∆J M 时不出现；C. )(0σ=∆J M ，)(1π±=∆J M ；D. )(0);(1πσ=∆±=∆S L M M(6)原子在6G 3/2状态,其有效磁矩为：A ．B μ315； B. 0； C. B μ25； D. B μ215- (7)若原子处于1D 2和2S 1/2态,试求它们的朗德因子g 值：A ．1和2/3； B.2和2/3； C.1和4/3； D.1和2（8）由朗德因子公式当L=S,J≠0时,可得g 值：A ．2； B.1； C.3/2； D.3/4（9）由朗德因子公式当L=0但S≠0时,可得g 值：A ．1； B.1/2； C.3； D.2（10）如果原子处于2P 1/2态,它的朗德因子g 值：A.2/3； B.1/3； C.2； D.1/2（11）某原子处于4D 1/2态,若将其放于弱磁场中,则能级分裂为：A ．2个； B.9个； C.不分裂； D.4个（12）判断处在弱磁场中,下列原子态的子能级数那一个是正确的：A.4D 3/2分裂为2个；B.1P 1分裂为3个；C.2F 5/2分裂为7个；D.1D 2分裂为4个(13)如果原子处于2P 3/2态，将它置于弱外磁场中时，它对应能级应分裂为：A.3个B.2个C.4个D.5个(14)态1D 2的能级在磁感应强度B 的弱磁场中分裂多少子能级?A.3个B.5个C.2个D.4个(15)钠黄光D 2线对应着32P 3/2→32S 1/2态的跃迁，把钠光源置于弱磁场中谱线将如何分裂：A.3条B.6条C.4条D.8条(16)碱金属原子漫线系的第一条精细结构光谱线(2D 3/2→2P 3/2)在磁场中发生塞曼效应,光谱线发生分裂,沿磁场方向拍摄到的光谱线条数为A.3条B.6条C.4条D.9条(17)对钠的D 2线(2P 3/2→2S 1/2)将其置于弱的外磁场中，其谱线的最大裂距max~ν∆和最小裂距min~ν∆各是 A.2L 和L/6; B.5/2L 和1/2L; C.4/3L 和2/3L; D.5/3L 和1/3L(18)使窄的原子束按照施特恩—盖拉赫的方法通过极不均匀的磁场 ，若原子处于5F 1态，试问原子束分裂成A.不分裂B.3条C.5条D.7条（19）（1997北师大）对于塞曼效应实验，下列哪种说法是正确的？A ．实验中利用非均匀磁场观察原子谱线的分裂情况；B ．实验中所观察到原子谱线都是线偏振光；C ．凡是一条谱线分裂成等间距的三条线的，一定是正常塞曼效应；D ．以上3种说法都不正确.3．计算题。
原子物理学总复习大纲
原子物理学总复习大纲第一章 原子模型 纲要1．原子的大小和质量原子的线度r 约在10-10米数量级.原子的质量使用原子质量单位u,1u 为1个碳原子12C 质量的1/12,1u=1.6605402×10-27千克.2．卢瑟福核式结构几种结构模型：汤姆逊枣糕模型（西瓜模型）、长冈半太郎土星模型、卢瑟福核式结构模型。
卢瑟福核式结构模型：原子是由原子核和核外电子组成的,原子核带正电荷Ze ,几乎集中了原子的全部质量,核外电子在核的库存仑场中绕核运动.与实验结果符合最好。
原子核的线度r 为10-14～10-15米的数量级.3.α粒子散射理论（验证模型的理论） 偏转角与瞄准距离的关系:22θcot a b = 或 ctg θ/2=4πεоMv ²/(2Ze ²)b卢瑟福散射公式: 原子核半径大小的估算公式:)2(12θcsc +=a r m或 )21(1241220θπεsi n +=Mv Ze r m 第二章玻尔模型 纲 要1．里德伯(J.R.Rydberg)方程:（1）氢、类氢离子的里德伯方程的波数表示形式⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=≡22111n m R H λν~ ⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=≡22111n m R Z A λν~ （2）里德伯方程的光谱项表示形式ν~=T (m)-T (n),（3）氢、类氢离子里德伯方程的能量表示形式 []2211n m hcR Z c h h A -==λν 2n Rhc Z E n -= eV Rhc 613.=2. 里德伯公式对应的轨道跃迁、能级跃迁两种形象表示21)441()(422210θπεθσsin E e Z Z c =3．其他一些相关量 （1）氢、类氢原子的里德伯常量M m R R A +=∞11（2）能级间跃迁两能级能量差E 和波长、波数的关系E n m K e V 241.=λ nmKeV E 2411.~==λν（3）氢原子、类氢原子轨道半径公式 n a r n 1= a 1=0.053nm（4）氢原子电子速度公式n c V n α= α=1/1374．一些相关思想（1） 普朗克为了解释黑体辐射实验，引入了能量交换量子化的假说：E =h ν:普朗克常量h 的物理意义是：h 是能量量子化的量度，即能量分立性的量度。
高三物理复习资料 原子物理基础知识.doc
高三物理复习资料 原子物理基础知识一、黑体和黑体辐射1．热辐射现象： 任何物体在 任何 温度下都要发射 各种 波长的电磁波，并且其辐射能量的大小及辐射能量按波长的分布都与 温度 有关，所以称为热辐射。
2.黑体：物体具有 辐射 能量的本领，又有吸收外界辐射来的能量的本领。
绝对黑体（简称“黑体”）是指能够完全吸收入射的各种（填“各种”或“部分”）波长电磁波而不发生反射的物体，而黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的 温度 有关。
3．实验规律：（1）随着温度的升高，黑体的辐射强度都有增加；（2）随着温度的升高，辐射强度的极大值向 波长较短 方向移动。
二、、光电效应现象 1、光电效应：光电效应：物体在光 包括 不可见光的照射下发射电子的现象称为光电效应。
2、光电效应的研究结论：① 任何 金属，都有一个极限频率，入射光的频率必须 大于 这个极限频率，才能产生光电效应； 低于 这个频率的光不能产生光电效应。
②光电子的最大初动能与入射光的强度 无关 ，只随着入射光频率的增大而 增大 。
③入射光照到金属上时，光电子的发射几乎是瞬时的，一般不超过10-9s ；④当入射光的频率大于极限频率时，入射光的强度越强，单位时间内发射的电子数 越多 。
3、光电效应的应用：光电管：光电管的阴极表面敷有 碱 金属，对电子的束缚能力比较弱，在光的照射下容易发射电子，阴极发出的电子被阳极收集，在回路中形成电流，称为 光电流 。
注意：①光电管两极加上正向电压，可以增强光电流。
②光电流的大小跟入射光的强度和正向电压有关，与入射光的频率无关。
入射光的强度越大，光电流越大。
③遏止电压U 0。
回路中的光电流随着反向电压的增加而减小，当反向电压U 0满足：02max 21eU mv ，光电流将会减小到零，所以遏止电压与入射光的 频率 有关。
4、波动理论无法解释的现象：①不论入射光的频率多少，只要光强足够大，总可以使电子获得足够多的能量，从而产生光电效应，实际上如果光的频率小于金属的极限频率，无论光强多大，都不能产生光电效应。
2023高考总复习讲义—— 原子物理
专题十五原子物理一、黑体辐射与能量子（了解）1.一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关，叫热辐射。
热辐射：一切物体都在辐射电磁波，这种辐射与物体的温度有关。
物体在室温时，热辐射的主要成分是波长较长的电磁波，不能引起人的视觉。
当温度升高时，热辐射中较短波长的成分越来越强。
常温下我们看到的物体的颜色就是反射光所致。
一些物体在光线照射下看起来比较黑，那是因为它吸收电磁波的能力较强，而反射电磁波的能力较弱。
2.黑体：某种物体能够完全吸收入射的各种波长的电磁波而不发生反射，这种物体叫黑体。
3．黑体辐射的实验规律①一般材料的物体，辐射的电磁波除与温度有关外，还与材料的种类及表面状况有关．②黑体辐射电磁波的强度按波长的分布只与黑体的温度有关．a．随着温度的升高，各种波长的辐射强度都增加．b．随着温度的升高，辐射强度的极大值向波长较短的方向移动．4．★★★普朗克能量子：带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍．即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．能量子的大小：ε＝hν，其中ν是电磁波的频率，h称为普朗克常量．爱因斯坦光子说：空间传播的光本身就是一份一份的，每一份能量子叫做一个光子．光子的能量为ε＝hν。
二、光电效应规律(1)每种金属都有一个极限频率．(2) 光电流的强度与入射光的强度成正比．(3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的．(4) 光子的最大初动能与入射光的强度无关，随入射光的频率增大而增大． 理解：（1）光照强度（单色光） 光子数 光电子数 饱和光电流 （2）光子频率ν 光子能量 ε＝hν爱因斯坦光电效应方程（密立根验证） E k ＝hν－W 0 遏制电压 U c e=E k 【例1】光电效应实验中，下列表述正确的是( )A ．光照时间越长光电流越大B ．入射光足够强就可以有光电流C ．遏止电压与入射光的频率有关D ．入射光频率大于极限频率才能产生光电子【解析】 各种金属都存在着极限频率，低于极限频率的任何入射光强度再大、照射时间再长都不会发生光电效应；发生光电效应时，光电流的强度与入射光的强度成正比；遏止电压随入射光的频率增大而增大，故CD 选项正确．【例2】某种金属逸出光电子的最大初动能E km 与入射光频率ν的关系如图1－13所示，其中ν0为极限频率．从图中可以确定的是________．(填选项前的字母)A ．逸出功与ν有关B ．E km 与入射光强度成正比C ．当ν<ν0时，会逸出光电子D ．图中直线的斜率与普朗克常量有关【解析】 由爱因斯坦光电方程E k ＝hν－W 和W ＝hν0(W 为金属的逸出功)可得，E k ＝hν－hW 00=νhν0，可见图象的斜率表示普朗克常量，D正确；只有ν≥ν0时才会发生光电效应，C错；金属的逸出功只和金属的极限频率有关，与入射光的频率无关，A错；最大初动能取决于入射光的频率，而与入射光的强度无关，B错．【例3】在光电效应实验中，某金属的截止频率相应的波长为λ0，该金属的逸出功为________．若用波长为λ(λ<λ0)的单色光做实验，则其遏止电压为________．已知电子的电荷量、真空中的光速和普朗克常量分别为e、c和h.【答案】h cλ0hce·λ0－λλ0λ【解析】截止频率即刚好发生光电效应的频率，此时光电子的最大初动能为零，由爱因斯坦光电效应方程E k＝hν－W0和c＝λ0ν得：W0＝h cλ0.若用波长为λ的单色光做实验，光电子的最大初动能E k＝hν－W0＝h cλ－hcλ0，设其截止电压为U，则eU＝E k，解得：U＝hce·λ0－λλ0λ.三、光的波粒二象性与物质波光电效应是指物体在光的照射下发射出电子的现象，发射出的电子称为光电子。
《原子物理学》复习资料
原子物理学复习资料普通物理复习资料之三物理学系的毕业生没有转专业之说！——杨福家本文是经以下参考书的优秀题目汇编而成的。
供考研使用！其他考研专业课资料点击此处 点击此处 点击此处第一章 玻尔原子模型1.1 原子的核式结构背景知识：(1)电子的发现：J.J. Thomson 在1897年发现电子，实验验证电子的存在；加电场E 后射线偏转，表明：阴极射线带负电；加电场E 和磁场B 后射线不偏转，E qv B qE v B⨯=⇒=rr r去掉电场E 后，射线成一圆形轨迹，22v q r EqvB m r m vB rB=⇒== (2)电子的电荷：R.A. Millikan 密立根油滴实验测量电子的电荷量，发现电荷量子化； (3)阿伏伽德罗常量：⇔宏观围观(4)原子大小：243A m N R R πρ=⇒=原子的核式模型：实验现象：绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进；有少数α粒子发生了较大的偏转，并有极少数α粒子的偏转超过90°； 有的甚至几乎达到180°而被反弹回来 (1) 汤姆孙模型（枣糕模型）23224:4331:44r R r E r E r Q Q r R r E E r ρππρεπεπε⎧<=⇒=⎪⎪⎨⎪>=⇒=⎪⎩电子不会发生大角度散射，更不会发生180°反弹。
(2) 卢瑟福模型：(核式模型)22144Q Q r E E r πεπε=⇒=电子可能会发生大角度散射，甚至会发生180°反弹。
卢瑟福散射公式：(1) 库伦散射公式：假设：i 只发生单次散射，ii 只有库伦相互作用，iii 核外电子的作用可忽略，iv 靶核静止；核外电子受力：F ma =r r ，即212201d ˆ4d z z e v r m r tπε=r 由于角动量守恒：2d d mvb mr L t ϕ== 于是得到：212201d d ˆ4d d z z e v r m r t ϕπεϕ=r，从而21201ˆd d 4z z e v r L ϕπε=r两边积分：21201ˆd d 4z z e v r Lϕπε=⎰⎰r由能量守恒221122f i E mv mv ==，即：f i v v = 从而积分式左边：d 2sin 2f i f i v v v v v u v u θ=-=-=⎰r r r r r rr积分式右边：()0ˆd cos sin d 2cos sin cos 2cos 2222ri j i j u πθθθθθϕϕϕϕ-⎛⎫=+=+= ⎪⎝⎭⎰⎰r从而得到：2212120011tan 244z z e z z e v L mvbθπεπε==于是：21201cot ;224z z e a b a Eθπε==其中(2) 卢瑟福散射公式：假设入射流强度1I =(即只考虑概率)，均匀分布于面积为A 的区域，靶的厚度t 极小。
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7 原子受磁场作用的附加能量：为波尔磁子。磁场强度，因子，是朗德，，，如下数值：称为磁量子数，只能取其中BBg,..........1JJM4MEgJBMgBmhegB 11， 塞曼效应的理论解释： 2'11221122'1114L4111）（相差不大时和对于为洛伦兹单位。其中）（‘mcBeLgMgMmcBegMgM 发生，只有下列情况的跃迁塞曼跃迁也有跃迁定则： 1，除外）。时，线（当，产生0M0M0J0M12 2，线。，产生1M 原子物理复习资料 一、选择题 1.德布罗意假设可归结为下列关系式：（ A ） A .E=h， p=h; B.E=，P=; C. E=h ，p=; D. E= ，p= 2.夫兰克—赫兹实验的结果表明：( B ) A电子自旋的存在；B原子能量量子化 C原子具有磁性； D原子角动量量子化 3为了证实德布罗意假设,戴维孙—革末于1927年在镍单晶体上做了电子衍射实验从而证明了：B A.电子的波动性和粒子性 B.电子的波动性 C.电子的粒子性 D.所有粒子具有二项性 4．若镁原子处于基态,它的电子组态应为：( C )
3 18. 同科电子：*n和l二量子数相同的电子称为同科电子。 19. 壳层： 20. 原子基态：原子的能量最低状态。 21. 洪特定则：只适合于LS耦合，从同一电子组态形成的级中，（1）那重数最高的亦即S值最大的能级位置最低。（2）重数相同即具有相同S值的能级中，那具有最大L值的位置最低。 22. 朗德间隔定则：在一个多重能级的结构中，能级的二相邻间隔同有关的二J值中较大那一值成正比。 数据记忆：电子电量1.602×10－19 C 质量：9.11×10－31kg 普朗克常量：6.63×10－34 J·ｓ 玻尔半径：22014emae5.29×10－11 m 氢原子基态能量：E=-13.6ev 里德堡常量：17100974.1mR 17100968.1mRH 玻尔磁子：232Bhe0.927104emm 拉莫尔进动频率： f=geB4πm，式中e和m分别为电子的电荷和质量，μ为导磁率，v为电子的速度。该频率被称为拉莫尔频率。 理论解释： 1，（汤姆逊原子模型的不合理性），卢瑟福核式模型的建立、意义及不足？ 在散射试验中，平均只有2-3度的偏转，但有1/8000的粒子偏转大于90度，其中有接近180度的。 模型：原子有带正电的原子核和带负电的电子组成，带正电部分很小，电子在带正电部分
5 谱线间有一定的关系 每一条谱线的波数都可以表达为两光谱项之差， 为整数。其中氢的光谱项是nnR),()(2HnTmT 1，2EnRhc 能级计算公式：R为里德伯常数17100974.1mR 17100968.1mRH 2，量子化通则：........3,2,1nnhpdq， 3，电子椭圆轨道半径：长半轴Zana12 短半轴Zannb1 ;0,.......,3,2,1;........,321nnrnnnnnnr，，，表示径量子数，表示角量子数，4，史特恩---盖拉赫实验；其中磁力F 的夹角。是磁矩与磁场方向之间，磁感应强度变化的陡度是沿磁场方向的量，是磁矩在磁场方向的分；其中dzBdzdBdzdBzdcosFz cos)(21)(21)(2121S2222vLdzdBmvLdzdBmvLmFatz 5，（1）电子的角动量=轨道角动量+自旋角动量 ;j2slsljhjPPPPPslslj或其中或 （2）但是较为准确的角动量计算公式为： ;,2)1(,2)1(,2)1(sljsljhjjPhssPhllPjsl或其中故 单电子辐射跃迁的选择定则：1,0,1jl 6，课后习题中两个问题的解释： 主线系最长波长是电子从第一激发态向激发态跃迁产生的，辅线系系限波长是释：光谱，氢原子线系，类氢离子，电离电势，激发电势，原子空间取向量子化，原子实极化，轨道贯穿，有效电荷数，电子自旋，磁矩，旋磁比， 拉莫尔进动，拉莫尔频率，朗德g因子，电子态，原子态，塞曼效应，电子组态， LS耦合，jj耦合，泡利原理，同科电子，元素周期表，壳层，原子基态，洪特定则，朗德间隔定则 数据记忆：电子电量，质量，普朗克常量，玻尔半径，氢原子基态能量，里德堡常量，hc，?c，玻尔磁子，拉莫尔进动频率 著名实验的内容、现象及解释：α粒子散射实验，夫兰克—赫兹实验，施特恩—盖拉赫实验，碱金属光谱的精细结构，塞曼效应，反常塞曼效应，康普顿效应 理论解释：（汤姆逊原子模型的不合理性），卢瑟福核式模型的建立、意义及不足，玻尔氢原子光谱理论的建立、意义及不足，元素周期表 计算公式：氢原子光谱线系，玻尔理论能级公式、波数公式，角动量表达式及量子数取值（l，s，j），LS耦合原子态，朗德间隔定则，g因子，塞曼效应，原子基态 谱线跃迁图：氢原子谱线跃迁、类氢原子谱线跃迁，碱金属原子能级跃，精细结构，塞曼效应；电子态及组态、原子态表示，选择定则， 1. 同位素 ：一些元素在元素周期表中处于同一地位，有相同原子序数，这些元素别称为同位素。 2. 类氢离子：原子核外只有一个电子的离子，这类离子与氢原子类似，叫类氢离子。 3. 电离电势：把电子在电场中加速，如使它与原子碰撞刚足以使原子电离，则加速时跨过的电势差称为电离电势。 4. 激发电势：将初速很小的自由电子通过电场加速后与处于基态的某种原子进行碰撞，当电场电压升到一定值时，发生非弹性碰撞，加速电子的动能转变成原子内部的运动能量，使原子从基态激发到第一激发态，电场这一定值的电压称为该种原子的第一激发电势
4 外边。 实验现象解释：粒子接近原子时，它受电子的作用引起的运动改变还是不大（库伦力不大），粒子进入原子区域，它还在正电体以外，整个正电体对它起作用，因此受库伦力是2024Ze2r因为正电部分很小，所以r很小，故受的力很大，因此可能产生大角散射。 2，玻尔氢原子光谱理论的建立、意义及不足？ 条件：电子只能处于一些分立的轨道，它只能在这些轨道上绕核转动，且不产生电磁辐射。 推导过程： 库仑力提供向心力：2222041rmvrZe （1） 势能=k-rZe2041 （w=rrZedrrZe202204141库仑力做负功故势能增） 故能量rZerZemv2414121E20202 （2） 根据轨道量子化条件：2hnmurP (3) 联立（1）（3）消去v得 ,......3,2,14422220nmZehnr其中 （4） 令2220144meha则Znar21 （5） 把（4）式代入（2）式有E= ........321n)4(me22220222，，，其中hnZ 氢原子光谱： 光谱是线状的，谱线有一定位置。
6 远处像第一激发态跃迁产生的。 7，碱金属原子的光谱项可以表达为： 22*)(TnRnR 它与氢原子光谱项的差别在于有效量子数不是整数，而是主量子数减去一个数值 8， （1）LS耦合： ，称为三重态值，相当于有三个能级，共有三个，，时有，对于一个单一态；那就是一个能级，称为时，显然对于，，其中其中；或故或而J1LL1LJ1SLJ0S;S-L.........,1-SLSLJ,2)1(;,,.........1,L,2)1(P10SsS2)1(2121212121hJJPllllllhLLssSshSSPJLS（2）jj耦合 ..........,1jjjjJJ,21)J(JPp.21,212121Jjjhppjsslsljjjj，，只能有如下数值：合成原子的总角动量：电子的再和另一个，每个电子的值，也就是有两个故每个电子有两个而或9，原子磁矩的计算： （1）磁矩jpme2gj 对于单个电子：)1(2)1()1()1(1jjsslljjg （2） 记。耦合过于复杂，可以不。是各电子耦合后的数值，其中耦合是原子的总角动量。，的原子，对两个或两个以上电子jjSJJSSLLJJgLSPmegJJ,,L)1(2)1()1()1(1P2JJ 10，外磁场对原子的作用：
8 A．2s2s B.2s2p C.3s3s D.3s3p 5．下述哪一个说法是不正确的?( B ) A.核力具有饱和性; B.核力与电荷有关; C.核力是短程力;D.核力是交换力. 6．按泡利原理，主量子数n确定后可有多少个状态？( D ) A.n2; B.2(2l +1); C.2j+1; D.2n2 7．钠原子由nS跃迁到3P态和由nD跃迁到3P态产生的谱线分别属于：（ D ） A.第一辅线系和基线系 B.柏格曼系和第二辅线系 C.主线系和第一辅线系 D.第二辅线系和第一辅线系 8．碱金属原子光谱精细结构形成的根本物理原因：（ A ） A.电子自旋的存在 B.观察仪器分辨率的提高 C.选择定则的提出 D.轨道角动量的量子化 9．铍（Be）原子若处于第一激发态,则其电子组态：( D ) A.2s2s； B.2s3p； C.1s2p; D.2s2p 10如果l是单电子原子中电子的轨道角动量量子数,则偶极距跃迁选择定则为：（ C ） A.0l; B. 0l或1; C. 1l; D. 1l 11．设原子的两个价电子是p电子和d电子,在Ｌ－Ｓ耦合下可能的原子态有：C A.4个 ； B.9个 ； C.12个 ； D.15个 12.氦原子由状态1s2p 3P2,1,0向1s2s 3S1跃迁,可产生的谱线条数为：( C ) A.0； B.2； C.3； D.1 13．设原子的两个价电子是d电子和f电子,在L-S耦合下可能的原子态有：( D ) A.9个 ； B.12个 ； C.15个 ； D.20个 ； 14．原子发射X射线特征谱的条件是：( C ) A.原子外层电子被激发；B.原子外层电子被电离； C.原子内层电子被移走；D.原子中电子自旋―轨道作用很强 15正常塞曼效应总是对应三条谱线，是因为：C A．每个能级在外磁场中劈裂成三个； B.不同能级的郎德因子g大小不同； C．每个能级在外场中劈裂后的间隔相同； D.因为只有三种跃迁 16.钍23490Th的半衰期近似为25天,如果将24克Th贮藏100天,则钍的数量将存留多少克? ( A ) A.1.5； B.3； C.6； D.12. 17.如果原子处于2P1/2态,它的朗德因子g值：( A )
2 5. 原子空间取向量子化：在磁场或电场中原子的电子轨道只能取一定的几个方向，不能任意取向，一般的说，在磁场或电场中，原子的角动量的取向也是量子化的。 6. 原子实极化：当价电子在它外边运动时，好像是处在一个单位正电荷的库伦场中，当由于价电子的电场的作用，原子实中带正电的原子核和带负电的电子的中心会发生微小的相对位移，于是负电的中心不再在原子核上，形成一个电偶极子，这就是原子实的极化。 7. 轨道贯穿：当电子处在原子实外边那部分轨道时，原子实对它的有效电荷数Z是1，当电子处在穿入原子实那部分轨道时，对它起作用的有效电荷数Z就要大于1。 8. 有效电荷数： 9. 电子自旋：电子既有某种方式的转动而电子是带负电的，因而它也具有磁矩，这个磁矩的方向同上述角动量的方向相反。从电子的观点，带正电的原子实是绕着电子运动的，电子会感受到一个磁场的存在，电子既感受到这个磁场，它的自旋取向就要量子化。（电子内禀运动或电子内禀运动量子数的简称） 10. 磁矩：jpme2gj 11. 旋磁比：粒子磁动量和角动量的比值。 12. 拉莫尔进动：是指电子、原子核和原子的磁矩在外部磁场作用下的进动。 13. 拉莫尔频率：f=4ππmveB，式中e和m分别为电子的电荷和质量，μ为导磁率，v为电子的速度。该频率被称为拉莫尔频率 14. 朗德g因子： 磁矩jpme2gj 对于单个电子：)1(2)1()1()1(1jjsslljjg 对于LS耦合：式子中的L，S，J是各电子耦合后的数值 15. 塞曼效应：当光源放在足够强的磁场中，所发出光谱的谱线会分裂成几条，而且每条谱线的光是偏振的。 16. 电子组态：价电子可以处在各种状态，合称电子组态。 17. 泡利原理：不能有两个电子处在同一状态。