中性Sr和Rb原子结构的相对论研究
卢瑟福原子核式结构模型的主要论点
1909年，欧内斯特·卢瑟福（Ernest Rutherford）进行了一次大实验，他和他的船员们在一次薄薄的金球上射杀了α粒子。
他们认为，这些颗粒，正面的电荷，将直接穿过螺旋，有点像大家相信的当时。
但是，这里的踢球手—一些α粒子实际上反弹了，或被偏转的大角度。
这是一个真正的震撼，让我告诉你！
当卢瑟福看到这些令人惊讶的结果时，他一定是说，"哇，这是怎么回事？" 结果他想出了一个关于原子的新想法他认为，“嘿，也许原子
就像一个小太阳系，中央有一个密集的核，电子像小行星一样在周围
放大。
” 核核正充电所以α粒子被击退了这就像核扔一个小党和α粒子不在客人名单上！卢瑟福说，“好吧，一定有一个小的，正电
压的区域在那里造成所有的混乱。
” 他就是这样想出来的卢瑟福原
子核模型。
谁知道原子会如此疯狂？
在宇宙的星际舞中，出现了一个伟大的启示，向原子的神秘本质点亮
了光芒。
一个由卢瑟福的智慧设计出来的模型，揭开了以单一，密集
的核，辐射正能量为核心的虚空的视野。
围绕这个充满活力的心脏，
一个微妙的芭蕾舞展开，当乙醚电子摇摆着它们闪烁的路径，以看不见的线量化的能量水平。
原子的这种错综复杂的挂毯，其天体核和
旋绕的居民，成为了灵感的来源，点燃了好奇的火焰，最终会导致
现代量子界的永恒美丽。
氦铷中性碰撞对铷原子精细光谱影响的实验理论研究
氦铷中性碰撞对铷原子精细光谱影响的实验理论研究碱金属原子在与稀有气体的中性碰撞过程中短暂的形成范德瓦耳斯分子,因此轻微的改变了碱金属原子的能级。
这一机制不但可以解释碱金属原子在各种环境气体中的光谱变化,而且在天体光谱学、大功率碱金属激光、极化稀有气体等诸多涉及碱金属光泵浦过程的领域都有非常重要的应用,因而成为近年来理论及实验研究的热点。
理论上对于处于稀有气体环境中的碱金属光谱变化并不完善,具体表现在全量子理论无法正确描述谱线的压力展宽与频移随环境气体温度的变化,而半经典理论尽管与实验观测更为接近但仍不完备。
实验上尽管已存在多种碱金属与稀有气体组合在各种温度及压力范围下的光谱观测,但限于对光谱数据分析方法的差异及对高低温度极限区光谱观测的缺失,使得实验结果间也存在明显的差异。
本文针对上述理论及实验研究中的不足,首先使用窄线宽连续激光器,通过锁相放大系统,在低温区高精度地测量了He气环境下铷原子D1和D2线压力展宽吸收光谱。
在考虑铷原子能级的超精细结构以及超精细跃迁相对强度的情况下对实验数据进行了分析,获得了压力展宽参数及频移参数。
随后在Baranger理论的基础上,使用新的理论计算方法对压力展宽和频移参数进行了理论计算,通过变相法计算了跃迁过程每个轨道角动量所对应的散射相移,最终计算出了温度范围在100-800 K之间的压力展宽和频移参数,并与使用其它理论模型的计算结果进行了对比,证明了新的计算方法对于原有全量子理论的改进是合理的。
与原有的全量子理论相比,新的方法计算过程更为简洁,避免了原有理论对于碰撞系统热运动速率分布的依赖性。
此外新的方法在绝大部分的温度范围内与实验及半经典理论结果吻合,但在低温极限下与半经典理论结果出现显著差异,预示着在低温极限下可能存在实验上尚无法观测的量子效应。
与此同时,为了进一步提高实验观测的精度,本文自行搭建了FP干涉仪,进而使用饱和吸收光谱技术消除了谱线中的多普勒展宽效应,测量了<sup>87</sup>Rb和<sup>85</sup>Rb同位素的超精细能级劈裂,并计算了其激发态的超精细相互作用常数。
原子物理学教学课件1
内容：
1、汤姆孙原子结构模型 2、原子的核式结构 3、卢瑟福散射理论 4、原子的组成和大小 5、卢瑟福核式结构的意义和困难
重点：原子的核式结构、卢瑟福散射理论
§1.1 背景知识
(1) 电子的发现 电子的发现直接与阴极射线的研究有关.阴极射线 是低压气体放电过程出现的一种奇特现象.1858年, 德国物理学家普吕克尔(Julius Plucker,1801 -1868)在 观察放电管中的放电现象时,发现正对阴极的管壁 发出绿色的荧光.阴极射线由什么组成? 1876年,德国物理学家哥尔茨坦 (EugenGoldstein,1850-1930)根据这一射线会引起化 学作用的性质,判断它是类似于紫外线的以太波. 1871年,英国物理学家瓦尔利(C.F.Varley,1828-1883) 从阴极射线在磁场中发生偏转的事实,提出这一射 线是由带负电的物质微粒组成的设想.
§1.5 行星模型的意义及困难 （1）意义 1、最重要意义是提出了原子的核式结构，即提出 了以核为中心的概念 ，认识到高密度的原子核的 存在，从而将原子分为核外与核内两部分，奠定了 原子物理学重要基础。 2、 粒子散射实验为人类开辟了一条研究微观粒 子结构的新途径。以散射为手段来探测，获得微观 粒子内部信息的方法，为近代物理实验奠定了基 础，对近代物理有着巨大的影响。 3 、 粒子散射实验还为材料分析提供了一种手段。
库仑散射公式的推导
请同学们自学教材15-19页的有关内容。
2．卢瑟福散射公式 瞄准距离在 b → b db 之间粒子 散射到立体角d内 → d
问题：环形面积和空心圆锥体 的立体角之间有何关系呢?
a 2 2 sin 环形面积：d 2b db 16 sin 4 d 2
第二章 原子的结构和性质
二、角量子数l
决定电子的轨道角动量绝对值∣M∣的大小，其取值为：0，1 ，2，…，n-1，因而称为角量子数。
M l (l 1)
另外，从经典电磁学的观点来看，带电运动的质点做圆周 运动时，除角动量外，还会产生磁矩，两者关系：
e M 2me
e l (l 1) 2me l (l 1) e e e 9.274 1024 J T 1 2me
在“轨道冻结”的情况下，原子轨道能近似等于这个轨道 上两个电子的平均电离能的负值。 由σ近似计算原子轨道能 应用公式：Ei = -13.6Z*2/n2 =-13.6(Z-σ)2/n2
屏蔽系数σ的计算，Slater规则
将电子由内而外分组：s 2s, 2p 3s, 3p 3d 4s, 4p 4d 4f 5s, 5p 等。 外面的电子σ= 0
轨道角动量和轨道磁矩在Z方向的分量有定值：
M m Z m e
m 0,1,2 l
在磁场中Z方向就是磁场方向，因此m称为磁量 子数。物理意义： （1）决定电子的轨道角动量在磁场方向上的分 量Mz； （2）决定轨道磁矩在磁场方向上的分量MZ
对于n和l相同的状态，轨道角动量和轨道磁矩在 磁场方向上的分量有（2l+1）种，这就是轨道角动 量和轨道磁矩空间取向的量子化。
原子轨道等值线图
是根据空间各点Ψ值的正负和大小画出等值线或等值面的图 形。这种图形反映了原子轨道的全貌，并可用以派生出电子 云分布图、界面图和原子轨道轮廓图等图形。 见课本P35
原子轨道轮廓图
是在直角坐标系中选择一个合适的等值面，使它反映Ψ在空 间的分布图形。由于它具有正、负和大、小，适用于了解原子 轨道重叠形成化学键的情况，是一种简明而又实用的图形。 把Ψ的大小轮廓和正负在直角坐标系中表达出来，以反映Ψ在 空间分布的图形叫原子轨道轮廓图或简称原子轨道图。
原子物理 杨福家 课件
知道了原子量，就可以求出原子质量的绝对值：
A M A N0
(1)
其中，A 为原子量，MA为原子质量，N0 为阿伏伽德罗常数。
由(1)式可算出氢原子的质量为：
“原子”一词来自希腊文，含义是“不可分 割的”。公元前四世纪，古希腊哲学家德谟 克利特(Democritus)提出了这一概念，并把 它当作物质的最小单元。
1807年，英国科学家约翰 ·道尔顿(John Dalton)提出原子论。 他认为原子类似于刚性的小球，它们是物质世界的基本结构单元， 是不可分割的。
原子物理学(Atomic Physics)
主讲：侯春风 教授 哈尔滨工业大学物理系
主要参考书： 褚圣麟，《原子物理学》，高等教育出版社 杨福家，《原子物理学》，高等教育出版社 周尚文，《原子物理学》，兰州大学出版社 赵凯华、罗蔚茵，《量子物理》，高等教育出版社
物理学是研究物质结构、相互作用和物质运动最基 本、最普遍的规律的科学，它的研究对象十分广泛。
1897年，德国的考夫曼(W．Kaufman)做了类似的实验，他测到 的e/me数值远比汤姆逊的要精确，与现代值只差1％。他还观察 到e/me值随电子速度的改变而改变。但是，他当时没有勇气发 表这些结果，因为他不承认阴极射线是粒子的假设。直到1901 年，他才把结果公布于世。
1.3 原子的核式结构
4 0R3
rR rR
FR
Z1Z2e2
4 0r 2
1.3.2 粒子散射理论
设有一个 粒子射到一个原子附近，二者之间有库仑斥力。 在原子核的质量比 粒子的质量大得多的情况下，可以认为前 者不会被推动。 粒子受库仑力的作用而改变运动方向，如下 图所示。图中 v 是 粒子原来的速度，b 是原子核离 粒子原运 动路径的延长线的垂直距离，称为瞄准距离。由力学原理可以证
相对论性中子星结构理论
相对论性中子星结构理论相对论性中子星是宇宙中非常特殊和神秘的天体，它们具有极高的密度和强大的引力。
相对论性中子星的内部结构一直是天文学家和物理学家们的研究重点之一。
本文将介绍相对论性中子星的结构理论，通过对该理论的探讨，我们可以更好地了解这一奇特天体的内部组成和性质。
1. 引言相对论性中子星是质量较大的恒星在引力坍缩过程中产生的一种天体。
它们由中子构成，核心非常致密，其密度可达到数千克/立方厘米，远高于常规物质。
尽管相对论性中子星的内部极其复杂，但研究人员基于相对论和量子力学的基本原理提出了一些关于其结构的理论模型。
2. 中子星的核心相对论性中子星的核心是由极高密度的中子组成的。
在极端的压力和温度下，电子将与质子融合形成中子。
这使得中子星的核心几乎完全由中子组成，且中子呈现出奇特的超流动和超导电性质。
研究指出，中子星的核心可能还包含其他形式的物质，如超子和夸克物质，这使得中子星的内部结构更加复杂多样。
3. 中子星的壳层结构除了核心，相对论性中子星还可能存在壳层结构。
壳层是指环绕核心的各种不同结构的层，其组成会随着密度和压力的变化而变化。
根据理论模型，壳层可能由类似于地球的地壳和类似于恒星外层的物质组成。
壳层的存在对中子星的演化和观测特征具有重要影响，因此对其结构和性质的研究引起了广泛的关注。
4. 中子星的磁场和引力相对论性中子星的磁场和引力是其独特性质之一。
它们的磁场极为强大，远远超过地球上最强大的磁场。
磁场的强度和结构对中子星的内部和外部现象产生了重要的影响，例如引力波的产生和射电脉冲信号的形成。
因此，通过研究中子星磁场和引力，我们可以更好地了解其结构和演化。
5. 中子星的物质状态方程中子星的物质状态方程描述了其内部物质的性质与压力、温度等参数之间的关系。
该方程是研究中子星结构的重要工具之一。
目前，研究人员根据核物质和奇异物质的性质，提出了一系列的物质状态方程模型。
通过计算和模拟，可以进一步了解中子星内部物质的性质和行为。
结构化学兰州大学-李炳瑞02第二章原子结构
成是原子轨道, 或以此制成模型作为教具.
比较下列图形的区别:
pz轨道的角度分布图
2pz 与3pz轨道界面图
2.2.4 原子轨道的宇称
原子轨道都有确定的反演对称 性: 将轨道每一点的数值及正负号, 通过核延长到反方向等距离处, 轨道 或者完全不变, 或者形状不变而符号 改变. 前者称为对称, 记作g(偶); 后者 称为反对称, 记作u(奇).
Mz的计算 |M|的计算
是否对任何物理量, 都能求其本征值呢? 否! 例如, 原子轨道并不是轨道角动量算符的本征函数，所 以, 不能求轨道角动量的本征值. 不过, 只要有了波函数, 即使不能用算符求某种物理量G 的本征值, 也能用算符求其平均值<G>:
下面列出一些重要的物理量, 就是用上述作法得到的. 请看, 那些抽象的量子力学公设, 是不是逐渐显示出了 明晰的物理意义?
不企求用三维坐标系表示原子轨道和电子云在空间各 点的函数值, 只把函数值相同的空间各点连成曲面, 就是等 值面图(其剖面是等值线图).电子云的等值面亦称等密度面.
显然, 有无限多层等密度面, 若只画出“外部”的某一 等密度面, 就是电子云界面图. 哪一种等密度面适合于作为 界面? 通常的选择标准是: 这种等密度面形成的封闭空间(可 能有几个互不连通的空间)能将电子总概率的90%或95%包 围在内(而不是这个等密度面上的概率密度值为0.9或0.95).
单击题目打开3D模型
用量子力学研究原子结构时, 氢原子(以及类氢离子)是 能够精确求解其SchrÖdinger方程的原子, 正是从它身上, 科学家揭开了原子中电子结构的奥秘.
现在, 让我们跟随着科学先驱的脚印, 进入氢原子内 部…...
大学无机化学经典课件：原子结构
L
M
N
O
P…
35
2. 角量子数（l）： 确定电子运动空间
形状的量子数 l 的取值 ：0，1 ，2，3，…，n-1
n
l
1
2
3
4
…
n
0,
0， 1，
0， 1，
0
电子亚 层符号
0， 1
1， 2
2， 3
2，…,n-1
s
s， p
s， p，d
s， p，d, f
36
l =0， s 亚层， 球形
l =1， p 亚层， 亚铃型
粒子具有波粒二象性的假设。并预言了高速运动的电子的
物质波的波长
= h / P = h / mv
1927年，Davissson和Germer应用Ni晶体进行电子衍 射实验，证实电子具有波动性。
二、 波函数与原子轨道
1.
海森堡的测不准关系 ：
测不准原理说明了微观粒子运动有其特殊的
规律，不能用经典力学处理微观粒子的运动，而 这种特殊的规律是由微粒自身的本质所决定的。
率成正比
11
E = h
式中 E 为光子的能量， 为光子的频率，h 为 Planck
常数，其值为 6.62610-34 Js。物质以光的形式吸收或放
出的能量只能是光量子能量的整数倍。 电量的最小单位是一个电子的电量。 电量是量子化的。量子化是微观领域的重要特征，后面我
我们将以上的说法概括为一句话，在微观领域中能量、
为自然数，且 n – 1 l
由解得的 R ( r )、 ( ) 和 ( ) 即可求得波函数
( r，， ) = R ( r ) ( ) ( )
34
1 元素周期系和相对论效应汇总
Байду номын сангаас
※ 电荷对共价半径的影响
凡能影响有效核电荷对价电子吸引力的因素，都会对键 长有影响。一般来说，正电荷增加会使键长缩短，负电 荷增加会使键长增大。 例：d(O2+)=122.7pm, d(O2-)=126pm, d(O22-)=149pm
（3） 范德华（van der Waals）半径 （r v）
在以范德华力形成的分子晶体中，不属于同一个分子的两 个最接近原子的核间距的一半，称为范德华半径
范德华半径
不同原子半径的相对大小（比较两种不同原子的相对大小 时，应该用同一种概念下的原子半径数据）。
（4）原子半径的变化规律
（采用共价半径（非金属元素）和金属半径（金属元 素）来讨论。
rc=133pm rM=152pm rV=180pm
rM较rC大10~15%
rV较rC大更多。例： 氯原子rc=99pm
（1） 共价半径（rc）
※共价半径的定义:
同核双原子分子中相邻两原子的核间距之半，也即 共价键键长的一半，称作该原子的共价半径. 例如：H2分子中，核间距是64pm，则氢原子的共价半 径为32pm。基态自由氢原子的玻尔半径为52.9pm。显 然共价半径小于自由原子的“半径”。
ns
np np’ nd
*
1.00
1.00 1.00 1.00
0.90
0.97 1.00 1.00
0.93
0.98 1.00 1.00
0.86
0.90 0.94 1.00
1s对2s的σ＝0.85。
徐光宪的方法不仅考虑到了同层的不同轨道的差异，而 且还考虑了轨道上电子数的影响，比 Slater 方法更精确。
原子物理学研究中的精细结构常数
原子物理学研究中的精细结构常数在原子物理学研究中，精细结构常数是一个非常重要的物理常数。
精细结构常数可以用来描述原子的能量构造和电子的角动量等物理性质，它的精确测量对于精确地计算原子能级和精细结构有着重要的意义。
一、精细结构常数的定义与计算精细结构常数的定义是：$\alpha=\frac{1}{137}$，它是精密电子学的基本量纲之一。
在量子力学理论中，精细结构常数是相对论修正量的体现。
相对论导致了电子的较重一侧所发生的光子引力，已知该引力被合适的比率描述。
在经典情况下，$e^2/\hbar c$是该比率应有的值，而在相对论情况下，包括对于反常磁矩的描述，在自然单位下$\alpha$是该比率的量纲。
\begin{equation}\alpha=\frac{e^2}{\hbar c}\approx\frac{1}{137}\end{equation}在精细结构理论中，可以利用相对论量子力学的方法来计算能级的精细结构。
相对论量子力学中，电子的质量是动能的一种表现形式，因此在量子力学理论中，应该反映出质量的贡献。
当我们考虑电子的运动时，需要将其角动量和质量结合考虑，具体来说，就是需要用到相对论动量$\vec{p}$和自旋$\vec{s}$的合成量，即电子的相对论矢量算符$\vec{\alpha}$和$\vec{\beta}$。
\begin{equation}\vec{\alpha}=\frac{\vec{p}c^2}{E+mc^2}，\vec{\beta}=\frac{\vec{p}}{mc}，\alpha_i\beta_j+\alpha_j\beta_i=2\delta_{ij}\end{equation}相对论矢量算符$\vec{\alpha}$和$\vec{\beta}$之间的对易关系是：\begin{equation}[\alpha_i,\alpha_j]_+=2\delta_{ij},[\beta_i,\beta_j]_+=2\delta_{ij},[ \alpha_i,\beta_j]_-=0\end{equation}利用相对论量子力学的方法计算能级精细结构时，可以用到多种方法，例如时间依赖扰动方法、空间扰动方法、自能修正方法等等。
原子结构和元素周期表
1.3 氢原子的结构
4dxy 等值线图
1.3 氢原子的结构
5. 原子轨道的轮廓图
将等值线图围绕对称轴 转动，即可得到原子轨 道的轮廓图。 把波函数的等值面和正负 粗略地在直角坐标系中表 达出来，称原子轨道等值 轮廓图或简称原子轨道图
1s
1.3 氢原子的结构
5. 原子轨道的轮廓图
2px
2pz
1.3 氢原子的结构
a）Pauli原理：一个原子轨迹只能容纳自旋相反的两个电子（波函 数反对称要求）； b）能量最低原理：在不违背Pauli原理的前提下，电子优先占据低 能量轨道；（体系总能量最低） c）Hund规则：能量相同的轨道，电子尽可能自旋平行地分占； （总自旋S最大） d）Hund规则的补充规则：对能量相同的轨道，全充满，半充满时 比较稳定。（电子云呈球形）
称为原子质量单位，记为1u。
原子量为X，实际质量为多少？
1.1 原子和元素
元素的原子量：设元素A有n种同位素，第i(i=1,2,…,n)个同位素的原子 量和丰度分别为 wi 和 f i ，则元素A原子量为
wA wi f i
n i 1
丰度：第i种同位素在该元素中所占的原子数百分比 例：氧元素的原子量：15.9994 同位素 丰度 质子量
1.3.2量子数的物理意义 2.轨道角动量量子数l: 亚能级 角动量 M l (l 1)
l 0,1,2,3,...,n 1
s, p, d , f , g , h,...,
1.3 氢原子的结构
1.3.2量子数的物理意义 3.磁量子数m:伸展方向 角动量在z方向的分量
M z m m 0,1,2,...,l
轨道全充满或半充满体系能量 最低，最外层(n-1)dx-1ns1或(n1)dxns0 Cr原子Z=24，Cr:[Ar](3d)5(4s)1 Cu原子Z=29， Cu:[Ar](3d)10(4s)1
原子的核式结构课件
§1.2 原子的核式结构(卢瑟福模型)
二、盖革－马斯顿实验
(a) 侧视图 (b) 俯视图 R:放射源；F:散射箔；S:闪烁屏；B:金属匣
α粒子：放射性元素发射出的高速带电粒子，其速度约为光速的十分之一，带+2e的电荷，质量约为4MH。 散射：一个运动粒子受到另一个粒子的作用而改变原来的运动方向的现象。 粒子受到散射时，它的出射方向与原入射方向之间的夹角叫做散射角。
(3) 阿伏伽德罗定律
1811年，意大利物理学家阿伏伽德罗提出：一摩尔任何原子的数目都是NA，称为阿伏伽德罗常数． 说明：NA是联系微观物理学和宏观物理学的纽带，是物理学中重要的常数之一. 当进行任何微观物理量的测量时， 由于实验是在宏观世界里进行的，因此都必须借助于NA ; NA之巨大，正说明了微观世界之细小． NA测量方法: 1838年，法拉第（Faraday，1791-1867年）电解定律： 任何一摩尔单价离子，永远带有相同的电量F，F称为法拉第常数，经实验测定，F=96486.7 C/mol，则 其中，e为电子电量，测出e，就可以求出．我们再次看到，将宏观量F与微观量e联系起来了．
当r>R时，原子受的库仑斥力为： 当r<R时，原子受的库仑斥力为： 当r=R时，原子受的库仑斥力最大：
近似2：只受库仑力的作用。
粒子受原子作用后动量发生变化： 最大散射角：
大角散射不可能在汤姆逊模型中发生,散射角大于3°的比1%少得多；散射角大于90°的约为10-3500.必须重新寻找原子的结构模型。
三、 课堂反馈
思考与讨论： 原子质量和大小的数量级是多少？请尽可能多地列出估算方法．并举例说明． 是联系微观物理学和宏观物理学的桥梁．有哪些微观量与宏观量可以通过联系？如何联系？请举例说明． 电子的质量和电荷是多少？ 如何测量电子的荷质比？
卢瑟福关于原子结构的观点
卢瑟福关于原子结构的观点卢瑟福关于原子结构的观点，嘿，真是个有趣的话题。
想象一下，咱们的世界就像一部精妙的机器，而这个机器的最小部件，就是原子。
卢瑟福，这位科学巨头，可是把原子的“内部构造”搞得一清二楚。
他的实验就像是一场惊心动魄的探险，让我们对原子的认识发生了翻天覆地的变化。
原本大家都以为原子是个“均匀的果冻球”，没想到卢瑟福一来，就把这个想法撕得粉碎。
卢瑟福的金箔实验就像是个魔术秀，简直让人眼前一亮。
他用一束高能的α粒子射击金箔，结果发现大部分粒子竟然“毫发无伤”地穿过了，只有极少数的粒子被反弹了回来。
这个现象让人惊呆了，哇，原来原子里面有那么大的空隙，简直就像是一座空荡荡的大房子！而那些反弹的粒子，正是撞上了一个小小的“核”，这个核就像是个小小的太阳，闪闪发光。
卢瑟福把这个核称为“原子核”，说它占据了原子的绝大部分质量。
再说说这个原子核吧，嘿，它可不是个简单的家伙。
里面藏着质子和中子，质子就像个小小的“调皮鬼”，总是带着正电，而中子则是个“隐形人”，不带电，安安静静的。
质子的数量决定了原子的元素，比如说氢、氧，这可是化学的基础啊。
想象一下，原子核周围还有一群电子在飞舞，它们就像是原子周围的“舞者”，在不停地旋转、跳跃。
卢瑟福的模型告诉我们，原子不是一个密密麻麻的东西，而是有着清晰结构的大家伙。
卢瑟福的观点真是颠覆了整个科学界，以前的“果冻球”理论被一脚踢翻。
科学家们开始意识到，原子是有结构的，里面的成分决定了它的性质。
哇，想想看，这样的发现简直让人血脉喷张！他的工作为后来物理学的发展铺平了道路，真是给科学界开了扇窗，让人们看到了更广阔的天地。
再说说卢瑟福的“阳光”理论吧。
他想象原子核就像一个太阳，周围的电子像行星一样围绕着它旋转。
这种比喻真是妙不可言！就像太阳的引力把行星们牢牢地抓住，原子核的引力也让电子们乖乖待在它身边。
卢瑟福的想法让人不禁感叹，科学就是这么有趣，像个无尽的宝藏，每一层都能让你惊喜连连。
近代物理实验学习指南
学习指南关于教学团队教学团队中，博士生导师、教授、副教授、讲师的比例分别为47% 、54% 、13% 、33% ，高级职称比例达到67% 。
指导教师全部具有博士学位。
80%以上具有国内其他学校或研究单位学习或科研经历，70% 以上具有国外学习或工作经历。
教学团队中41-51 岁年富力强的教师比例为46% ，31-41 岁6 的教师的比例为47% 。
关于近代物理实验物理学是一门以实验为基础的科学，近代物理实验在整个物理实验教学中是重要一环，它处在普通物理实验和专门化实验之间，具有承上启下的作用。
13 世纪以前，科学处于黑暗时期，欧洲政教统治一切。
罗杰尔·培根( Reger Bacon1214-1292 )提出“检验前人说法的唯一方法，只有观察和实验”这是科学需要实验的第一声。
随之这个时代出现了哥白尼( 1437-1543 )、开普勒 ( 1571-1630 )、伽利略( 1560-1642 )、吉尔伯特( 1540-1630 )和牛顿 ( 1642-1727 )等著名的科学家，他们通过“敏于观察、勤于思考”的科学方法，为人类社会的进步作出了杰出贡献。
伽利略所做的著名的单摆实验和斜面实验为研究力学规律提供了依据，其用实验研究物理的思想使物理学研究走上了正确道路。
正如爱因斯坦的评价：“伽利略的发现，以及他用的科学推理方法，是人类思想史上最伟大的成就之一，而且标志着物理学的真正开端” 。
纵观物理学的发展史，从经典物理到近代物理、进而到现代物理，每前进一步都是以物理实验为基础的，每一个重大理论的提出和完善都离不开物理实验的验证。
这样的例子比比皆是，大家都很熟悉。
经典物理中，在力学方面，库仑通过摩擦实验提出了摩擦公式；胡克通过弹性实验总结出弹性定律，开普勒依据弟谷·布拉赫所积累的大量观测实验资料，把哥白尼的圆轨道改为椭圆轨道得出了开普勒三定律，牛顿在实验基础上总结出牛顿三定律，焦耳通过热功当量实验证明了能量转化和守恒的普遍规律；电磁学中的一系列定律，象库仑定律、欧姆定律、安培定律、法拉第电磁感应定律等等无一不是对实验的总结；罗兰通过实验明确了电与磁的联系，导致了洛仑兹的电子论，奠定了电学理论的基础。
原子分子物理的研究
・２ １・
与碰 撞 问题 。第 三 个方面 是 环 境 效 率 问题 ； 即强 场 及 特 殊条 件下 的原子 分 子物 理 。如在 激 光场 及 高温 高 压高 密条件 下原 子分 子 的特性 等 。原子 、 分子 、 团 簇 及相 互 作 用 ， 是 在 原 子 物 理 、 这 分子 物 理 和 凝 聚 态物 理 中形成 的新 的领 域 。原 子 团簇 可 以从 自由原 子极 限 变化 到与所 含原 子数 目有关 的固体 。 当团簇 小 的 时候 是量 子 尺度 ， 当大 小 增 加 时 可 达 到 宏观 尺 度。 因而可 用 来研 究 量子 到宏 观 性 质 的演 变 。原 子 分 子物 理 及其 他 学 科 的交 叉 ， 子 分子 是微 观 世 界 原 的 第一 、 层次 ， 观 凝 聚 态 物 质 的性 质 决 定 于 原 二 宏 子 分子 的组成 和 结构 。此外 ， 子 、 子及 离子 、 原 分 电 子普遍 存在于天体 、 星际 空 间 、 球 大 气 、 离 子 地 等 体、 生物 体和 化 学 反应 中 ， 此 ， 多 学科 的发 展 与 因 许
分 割的意思 。 到了 １ ７世纪 以后 ， 随着 自然科 学 的发 展 ，自然哲学 终 于脱 离 哲 学 的范畴 而 分 立 出来、 杂原 子 、 复 复杂 环 境 中 的
原 子 等方面 取得 了新 的进 展 。 原 子 分子 物理 是 一 门有 着百 年 历 史 的学 科 ． 而
谢 国秋
（ 山学 院 信 息 工 程 学 院 ， 徽 黄 山 ２ ５４ ） 黄 安 ４ ０ １
’
摘 要 ： 绍 了原子 分 子物 理 学 的发 展 概 况 ， 述 了其 学科 地位 及 目前 主要 的研 究 内容 和发 展 方 向 ． 介 评 对
氦铷中性碰撞对铷原子精细光谱影响的实验理论研究
氦铷中性碰撞对铷原子精细光谱影响的实验理论研究氦铷中性碰撞对铷原子精细光谱影响的实验理论研究摘要：本文通过实验和理论研究，探讨了氦铷中性碰撞对铷原子的精细光谱产生的影响。
实验结果表明，氦铷中性碰撞可显著影响铷原子的能级结构和光谱特性。
对这些影响进行了理论分析，并将实验和理论研究结果进行了对比和解释。
1.引言近年来，铷原子的光谱研究在原子物理学领域中变得越来越重要。
铷原子是一种广泛应用于激光技术、磁共振成像等领域中的原子。
精细光谱对这些应用非常关键。
然而，在实际应用中，常常会遇到铷原子的精细光谱异常问题，如能级位移、光谱线形变化等。
其中，来自气体环境中的中性碰撞对铷原子的精细光谱产生了显著影响。
本实验通过将铷原子与氦原子进行碰撞，并利用磁共振成像等方法对其进行光谱分析，研究了氦铷中性碰撞对铷原子精细光谱的具体影响。
2.实验方法实验使用了特制的碰撞装置，将铷原子束和氦原子束进行碰撞。
在碰撞后，利用磁共振成像技术测量铷原子的光谱特性。
同时，我们也进行了对比实验，分别研究了纯铷原子和氦原子与其他原子碰撞后的光谱特性。
通过对比实验结果，我们可以准确判断氦铷碰撞对铷原子精细光谱的影响。
3.实验结果实验结果显示，氦铷中性碰撞显著影响了铷原子的能级结构和光谱特性。
首先，我们观察到了铷原子的能级位移现象，比纯铷原子产生了明显的变化。
通过精确的测量和对比，我们发现了这种位移现象的具体规律，并进行了理论解释。
其次，在光谱线形方面，氦铷碰撞导致了铷原子光谱线形的变化。
不同于纯铷原子的窄线宽，氦铷碰撞后的铷原子产生了多峰结构。
我们推测这种多峰结构的形成与氦原子的碰撞机制有关，并进行了深入的实验和理论研究。
4.理论分析结合实验结果和已有理论，我们对氦铷中性碰撞对铷原子精细光谱的影响进行了深入的理论分析。
我们提出了一种新的理论模型，可以解释氦铷碰撞对铷原子能级位移和光谱线形的影响。
该模型基于碰撞过程中电子和核心的相互作用，从微观的角度解释了铷原子的光谱现象。
元素周期性
1-1 原子结构及元素周期性
主要内容
原子结构 多电子原子的轨道能量 原子结构参数的周期性 元素及其化合物性质的周期性 次级周期性和原子模型的松紧规律 周期系中的相对论效应 元素周期系的发展
掌握周期反常现象的几种表现形式及合理解释
一、原子结构及元素周期性
要求掌握：
1.现代原子结构理论
※ 徐光宪等改进的Slater规则：基态电中性原子的 的电子组态符合(n+0.7l）的顺序，基态正离子的的 电子组态符合(n+0.4l）的顺序。
徐光宪 王祥云 物质结构 高等教育出版社,1987.p59~60）
能级交错
注意：
Pauling近似能级图
1 . 基态电子分布式：
书写可分三步完成：
3.1原子半径
严格地讲，由于电子云没有边界，原子半径也就无一 定数.但人总会有办法的.迄今所有的原子半径都是在结合 状态下测定的.
3 Van der waals radius
※共价半径: 同种元素的原子以共价键结合成 分子或晶体时,键连原子间距离的 一半即为共 价半径.根据两原子间键级的不同,又分为共价 单键、双键、三键半径。 例：金刚石中C-C核间距为154 pm, 故C的共价半径为77pm； 乙炔分子中C≡C键长为122 pm， 所以C的共价半径为61pm。
Z
多电子体系存在：
屏蔽常数和轨道能量的计算
关键是屏蔽常数和轨道能量的计算
(1) 屏蔽常数
Slater屏蔽常数规则
将原子中的电子分组 (1s);(2s,2p);(3s,3p);(3d);(4s,4p);(4d);(4f);(5s,5p);(5d);(5f)等 位于某小组电子后面的各组，对该组的屏蔽常数＝0， 近似地可以理解为外层电子对内存电子没有屏蔽作用； 同组电子间的＝0.35 (1s例外，1s的＝0.30); 对于ns或np上的电子，(n－1)电子层中的电子的屏蔽常 数＝0.85，小于(n－1)的各层中的电子的屏蔽常数＝1.00; 对于nd或nf上的电子，位于它左边的各组电子对它们的 屏蔽常数＝1.00。
rb原子结构
rb原子结构
Rb原子结构是近代物理学家们对铷原子结构的研究结果。
经过长期的探索，物理学家们发现，铷元素是一种参考性元素，它的原子结构并不像其他元素一样单纯，而是有着很复杂的结构。
首先，铷元素的原子结构是一个同位素混合的结构，具体来说，铷的原子核内部具有双重性质，包括85Rb和87Rb。
当其中一种同位素多于另一种时，称为同位素分离。
铷原子的外层以自然界中最普遍的6层八价阳离子结构为主。
因此，铷元素的原子结构是一个复合结构，它包括多种组成元素，以及具有不同性质的同位素。
其次，铷原子结构具有非常强大的稳定性，这也是其在自然界中广泛存在的原因之一。
它的核子之间有着特殊的相互作用，使其可以抵抗外界的干扰，从而维持稳定的状态。
此外，金属铷具有很高的载流子运动度。
它的载流子运动度高，表明其能够更有效地吸收外界的电流，从而发挥金属材料的优势，再结合复合结构，可以实现更加复杂的功能。
铷原子结构已经成为许多现代领域的关键词，它不仅可以在现代化电子器件中得到广泛应用，而且在量子计算机研究中也有着重要作用。
它在量子计算机研究中的重要性在于可以用来模拟复杂的多体原子系统，从而获得丰富的信息。
总的来说，铷原子结构在自然界中具有重要的作用，它具有复合结构和强大的稳定性，以及极具前途的量子计算机研究应用，这些都使它成为一个具有许多发展潜力的研究领域。
随着物理学家们对它的
逐渐深入，未来铷原子结构将发挥更大的作用，给人们带来更多惊喜。
原子结构的研究与发展
原子结构的研究与发展原子结构是物质世界的基础，对于我们认知和理解宇宙的揭示有着重要作用。
几个世纪以来，原子结构的研究经历了曲折的发展，逐步揭示了原子的组成和性质，带来了巨大的科学进展。
本文将探讨原子结构的历史研究以及目前的发展情况。
在古代，关于物质组成的观念一直以来都相对模糊，当时的人们将物质简单地分为四个要素：土、水、火、气。
然而，17世纪的科学家们对物质的研究逐渐深入，开始意识到物质其实由更基本的单元组成。
约翰·道尔顿提出了原子论，认为物质由不可再分的微小粒子组成，并给这些粒子命名为原子。
随着时间的推移，人们对原子结构的理解更加深入。
在1897年，英国物理学家汤姆生发现了电子，这是原子结构研究的重大突破。
他的实验通过使气体放电，产生了带电的粒子，这些粒子即电子。
汤姆生的发现揭示了原子中存在带有负电荷的微小粒子，也为后来的研究奠定了基础。
不久之后，赫兹和鲁塞尔等人独立提出了原子核的概念。
他们认为原子核是原子的中心，负责集中带正电荷的部分。
这一观点被一系列的实验证实，其中最著名也最有影响力的实验是卢瑟福的金箔实验。
卢瑟福通过用金箔轰击这些带有电荷的α粒子，发现其中一小部分粒子会被偏转或反弹回来，这表明了原子中存在着一个非常小而密集的带有正电荷的核心，即原子核。
相对论的发现改变了对原子结构的理解。
根据爱因斯坦的著名方程E=mc²，质能等价原则被提出，并且能量与质量之间的相互转化关系在原子核中得到了明显的体现。
爱因斯坦的理论为核能的研究和原子弹的发明提供了理论基础。
除了对原子结构的理论研究，科学家们也在实验层面做出了长足的发展。
随着科技的进步，粒子加速器被开发出来，它们可以加速质子、中子等带电粒子，撞击原子核，从而揭示更深层次的原子结构。
重离子对撞机和大型强子对撞机被建造出来，使得科学家们可以研究到原子核内部更细微的结构。
如今，我们对原子结构的理解已经非常深入，并且在各个领域都有了广泛的应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
中性Sr和Rb原子结构的相对论研究
基于MCDF理论的GRASP大型程序计算原子波函数的理论方法已经很成熟,并且能够广泛地应用于天体物理学、激光核物理、医学、生命科学、原子频钟等交叉学科上,用来解决独立学科在此之前无法解决的难点。
如何提高计算精确度使计算结果更加真实有效地反映原子波函数的情况尤为重要,这取决于如何选定一个合适的组态空间扩张方式。
通过原子计算方法进一步了解原子核的真实信息,为下一步实验工作做铺垫。
本工作主要包含:首先:对于中性Sr原子,利用能级高低的形式使得电子组态空间扩张到准完备基组（n≤10）,来表述中性Sr原子的基态能级5s<sup>2 1</sup>S<sub>0</sub>和激发态能级
5s5p<sup>3</sup>P<sub>0,1,2</sub>及5s5p <sup>1</sup>P<sub>1</sub>的原子波函数。
通过能级间距、同位素位移、超精细结构及跃迁几率等可观测量,分别定量地讨论了S、D、T激发电子数目对不同可观测量的贡献大小。
计算得到5s5p能级四个精细能级劈裂5s5p<sup>3</sup>P<sub>0,1,2</sub>及
5s5p<sup>1</sup>P<sub>1</sub>与基态能级5s<sup>21</sup>S<sub>0</sub>
的能级间距计算误差均小于1%。
讨论Sr同位素对
<sup>84</sup>Sr-<sup>86</sup>Sr的两个不同跃迁能级5s<sup>2
1</sup>S<sub>0</sub>-5s5p <sup>3</sup>P<sub>1</sub>及5s<sup>2
1</sup>S<sub>0</sub>-5s5p <sup>3</sup>P<sub>0</sub>的同位素位移,得到计算误差分别小于2.3‰和1.56%,在此基础上计算
<sup>80-90</sup>Sr-<sup>88</sup>Sr的同位素正常质量位移（NMS）、同位素反常质量位移（SMS）、同位素场位移（FS）,得到令人满意的同位素位移（IS）计算结果,进一步将计算方法应用到<sup>80-90</sup>Sr不同同位素之间IS结果。
最后分别计算了激发态能级5s5p<sup>3</sup>P<sub>1,2</sub>及
5s5p<sup>1</sup>P<sub>1</sub>的超精细结构及两个不同的能级跃迁
5s<sup>21</sup>S<sub>0</sub>-5s5p <sup>3</sup>P<sub>1</sub>及5s<sup>2 1</sup>S<sub>0</sub>-5s5p <sup>1</sup>P<sub>1</sub>的跃迁几率,并定量讨论了单电子激发（S）、双电子激发（D）、三电子激发（T）对计算结果的影响。
其次:运用与计算中性Sr原子相似的方法对中性Rb原子的D<sub>1</sub>
线(5s<sub>1/2</sub>-5p<sub>1/2</sub>)及D<sub>2</sub>线
(5s<sub>1/2</sub>-5p<sub>3/2</sub>)能级间距进行了计算,计算结果误差均小于1%。
同时详细地计算了同位素对<sup>85</sup>Rb-<sup>87</sup>Rb的同位素位移及超精细结构常数,定量地给出了数值分析及变化趋势,反推Rb原子核偶极矩、四极矩。
最后:对本工作进行了总结与展望,下一步计划将现有的计算方法应用到更多的类Sr离子计算中去,使得计算方法得到有效地推广,为兰州大学激光核物理实验室开展相关实验工作奠定理论基础。