原子物理学总复习 PPT
合集下载
期末总结 《原子物理学》课堂课件
类氢离子是原子核外边只有一个电子的原子体系，但原子核带
有大于一个单元的正电荷（Z>1)，如He+， Li++， Be+++等
1、氢原子及类氢离子的轨道量子化
轨道半径：
n2 rn a1 Z
a1
4 0 2
e2me
0.531010 m
0.53A
氢原子的第一玻尔半径
速度：
vn
v1
。
a Z1Z2e2
4 0 E
为库仑散射因子。
E 1 mv2 入射的粒子的动能
2
7
第一章 小 结
2、有效散射截面（一个靶原子核）
d
2bdb
a 2d
16 sin 4
（1）
dσ
2
d ：称为原子核的有效散射截面，具有面积量纲。
dθ对应的空心圆锥体的立体角为： dΩ=ds/r2
d 2 sin d
（光电效应的实质：电子吸收光子的过程）
爱因斯坦光电效应方程：
h
1 2
mvm2
Φ
电子的最大初动能
1 2
mvm2
eV0
脱出功 （逸出功） h 0
V0：反向截止电压（遏止电压）
0：截止频率（ 红限频率 ） （与金属种类有关）17
第二章 小 结
四、（掌握）氢原子光谱的实验规律
O
O
O
O
6562.8A 4861.3A 4340.5A 4101.7A
或：~ T (m) T (n)
光谱项：
T (m)
RH m2
T
(n)
RH n2
高考一轮物理总复习第章《原子与原子核》章末总结ppt课件
2.关于核反应 原子核的变化叫核反应，常见的核反应有：衰变、 人工转变、裂变和聚变等几种类型.不论是哪种类型的 核反应，都遵守质量数守恒和电荷数守恒，这是写核 反应方程的重要依据.但是，写核反应方程时，应以实 验事实为依据，而不能仅仅根据这两个守恒随意去写 实际上不存在的核反应. 需要特别注意的是，核反应通常是不可逆的，方 程中只能用箭头符号“→”来连接，并指示反应的方 向，而不能用“＝”连接核反应方程. 核反应过程通常伴有巨大的能量转化.释放核能 的主要途径有：重核的裂变和轻核的聚变.
D.改用频率大于 ν 的光照射，光电子的最大初动 能变大
【解析】增大入射光强度，单位时间内照射到单 位面积的光电子数增加，则光电流将增大，故选项 A 正确；光电效应是否发生取决于照射光的频率，而与 照射强度无关，故选项 B 错误.用频率为 ν 的光照射光 电管阴极，发生光电效应，用频率较小的光照射时， 若光的频率仍大于极限频率，则仍会发生光电效应， 选项 C 错误；根据 hν－W 逸＝12mv2 可知，增加照射光 频率，光电子的最大初动能也增大，故选项 D 正确.
【答案】ABC
4.(2014 北京)质子、中子和氘核的质量分别为 m1、 m2 和 m3，当一个质子和一个中子结合成氘核时，释放 的能量是(c 表示真空中的光速)( )
A.(m1＋m2－m3)c B.(m1－m2－m3)c C.(m1＋m2－m3)c2 D.(m1－m2－m3)c2
【解析】本题考查质能方程，对于Δm 的计算是 关键.
1.对原子核的认识 认识原子当中有个核是从α粒子散射实验开始的，卢 瑟福从α粒子散射现象中提出了原子的核式结构学说，指 出在原子中存在一个很小的核；卢瑟福利用α粒子轰击氮 核得到了质子，查德威克用实验证实在原子核中除了质子 外，还有中子，从而确定了原子核是由质子和中子组成的； 天然放射现象的发现又说明了原子核也有复杂的结构，而 且原子核还能够按照一定的规律发生变化.
《原子物理学总结》课件
基本粒子
1
质子、中子、电子
探索了质子、中子和电子的性质，包括
其他粒子
2
电荷、质量和作用。
介绍了其他与原子相互作用的基本粒子， 如光子、中微子等。
原子核结构
核子结构
揭示了原子核的内部结构，包括 质子和中子的排列方式。
质子和中子的区别
核反应
对比了质子和中子的性质和功能， 以及它们在原子核中的地位。
讨论了核反应的过程，以及其在 核能产业和医学影像学中的应用。
医学影像学
介绍了原子物理学在医学影 像学中的应用，如X射理学的核 能技术在能源和医学领域的 重要性。
结论
1 原子物理学的重要性
总结了原子物理学在科学研究和应用领域所 扮演的关键角色。
2 未来发展趋势
展望了原子物理学领域的未来发展，以及对 人类社会的潜在影响。
原子光谱学
1 原子光谱
研究原子在光谱中的频率 和能量变化，探索了光的 发射和吸收。
2 量子力学
解释了原子光谱背后的量 子力学原理，引入了波粒 二象性和波函数概念。
3 能级图解析
分析了原子能级图的结构 和解读方法，为光谱分析 提供了理论基础。
应用
建筑材料
探讨了利用原子物理学的知 识开发新材料和改进建筑技 术的潜力。
《原子物理学总结》PPT 课件
原子物理学是研究原子及其构成要素的科学，本课件将总结原子模型、基本 粒子、原子核结构、原子光谱学等内容，展示原子物理学的重要性与应用。
概述
原子模型
探讨原子的结构和特征，介绍玻尔模型和多电子原子的研究进展。
基本粒子
介绍质子、中子、电子等基本粒子，并介绍其他具有重要作用的粒子。
原子核结构
高考物理原子物理总复习.ppt陈
疑难辨析：
疑难辨析：
hν=E初－E终适用于光子和原子作用而使原子在各定 态之间跃进迁的情况，对于光子和原子作用而使原子电离 和实物粒子与原子作用而使原子激发的情况，则不受此条 件的限制。
疑难辨析：
hν=E初－E终适用于光子和原子作用而使原子在各定 态之间跃进迁的情况，对于光子和原子作用而使原子电离 和实物粒子与原子作用而使原子激发的情况，则不受此条 件的限制。
1.玻尔理论的主要内容
⑴原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些 状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐 射能量。这些状态叫做定态。——定态假设
⑵原子从一种定态跃迁到另一种定态时，它辐射或吸 收一定频率的光子，光子的能量由这两定态的能量差决定， 即hν=E初－E终。——跃迁假设 疑难辨析
在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能应减小。
解析：该题主要考查：
⑴玻尔理论，⑵库仑定律和向心力，⑶电势能
正确的思路为： 由玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，应从离核较远的轨道跃 迁到离核较近的轨道。 另由经典电磁理论，电子绕核做匀速圆周运动的向心力即为氢 核对电子的库仑力：
在此跃迁过程中，电场力对电子做了正功，因而电势能应减小。
解析：该题主要考查：
⑴玻尔理论，⑵库仑定律和向心力，⑶电势能
解析：该题主要考查：
⑴玻尔理论，⑵库仑定律和向心力，⑶电势能
正确的思路为： 由玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，应从离核较远的轨道跃 迁到离核较近的轨道。
解析：该题主要考查：
⑴玻尔理论，⑵库仑定律和向心力，⑶电势能
正确的思路为： 由玻尔理论可知，氢原子辐射光子后，应从离核较远的轨道跃 迁到离核较近的轨道。
⑶原子的不同能量状态跟电子沿不同轨道绕核运动相 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。——轨道能级化假设
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）。
原子物理学PPT课件
这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但是
这些谐振子只可能处于某些分立的状态中，
谐振子的能量并不象经典物理学所允许的
可具有任意值。
黑体内的驻波
Planck假设：振子振动的能量是不连
续的，只能取最小能量ε0 的整数倍 ε0, 2ε0, 3ε0, …, nε0, 即 E =nε=nhv ， 其 中
n=1，2，3…称为量子数，式中h为一个
e
e +
能量辐射损失
4
原子稳定性困难(续)
r
核 离心力与库仑力平衡 式
me
v2 r
Ze2
4 0r2
模 角动量 型
L mevr
的 困 难
经典电动力学，单 位时间内辐射能量
P
2 3
1
4 0
e2 c3
a2
2 ( 1 )7
3 4 0
e2 c3
me2
(Ze2 )6 L8
动能耗尽
P
1 2
mev2
电子加速运动辐射电磁波，能量不断损失，电子回转半径
瞬时性问题 按经典理论，电子逸出金属所需的能量，需要有
一定的时间来积累，一直积累到足以使电子逸出金属
表面为止.与实验结果不符 .经典的驰豫时间50min，
光电效应的不超过1ns
27
二 光子 爱因斯坦方程
（1） “光量子”假设 光子的能量为 h
（2） 解释实验
爱因斯坦方程 h 1 mv2 W
2
31
光源
分光器
记录仪
棱镜摄谱仪示意图
32
（三）光谱的类别
光谱分类
线状谱 带状谱
连续谱
原子谱. 如:钠灯 分子谱
固体.如:白炽灯
【名师讲解】高三物理一轮复习：第十三章 原子物理(37张PPT)
整电场强度E和磁感强度B的大小使得在MN上只有两个点受
到射线照射,下面的哪种判断是正确的( A．射到b点的一定是 射线 B．射到b点的一定是 C．射到b点的一定是 D、射到b点的一定是
C )．
射线射线
射线或
射线
【练习2】 （模拟题第54页练习8）
BD
题型二：放射性元素及半衰期
题型二：原子能级跃迁 【练习4】图中画出了氢原子的4个能 级，并注明了相应的能量E．处在n＝4的能 级的一群氢原子向低能级跃迁时，能够发出 若干种不同频率的光波．已知金属钾的逸出 功为2.22eV．在这些光波中，能够从金属钾 的表面打出光电子的总共有 （ C ） A．二种 B．三种 C．四种 D．五种
第十三章
一、复习内容及课时安排
（一）、原子结构 （二）、原子核 （三）、波粒二象性
原子物理
2 2 1
（四）、单元测验和试卷讲评
2
二、考纲要求
三、考纲解读
原子和原子核为高考必考内容之一。一般都在选择题中出 现。主要涉及光电效应、α粒子散射实验、原子能级及跃迁、核
反应方程、核能的利用、半衰期等。其中光电效应、能级、核
A 0 X Z A1Y 1 e (2) 衰变： Z ．
(3) 射线是伴随 子核在发生
衰变、 衰变后，产生的新核处于高能级，
射线和 射线产生的，其实质是放射性原
光子．
它向低能级跃迁时而辐射
(4)半衰期：放射性元素的原子核有半数发生衰变所需的时间，
它反映了放射性元素衰变的快慢，由元素的原子核内部因素
B．14 N 7
4 17 1 2 He 18 O 1 H
235 92 C．92U 01n 36 Kr 141Ba 3 01n 56
原子物理学PPT课件
.
18
原子物理学
第九章 分子结构与分子光谱
9.2 分子光谱和分子能级
二、分子内部的运动状态及能级分类
3、分子的转动和转动能级
这是分子的整体转动，对双原子分子要考虑的转动是 转动轴通过分子质量中心并垂直于分子轴(原子核间的联线) 的转动。对多原子分子的转动，如果分子的对称性高，也 可以进行研究。转动能量也是量子化的，但比前二种能量 要小得多，转动能级的间隔只相当于波长是毫米或厘米的 数量级。
以上简单地叙述了原子结成分子的几种方式。
.
15
原子物理学
第九章 分子结构与分子光谱
9.2 分子光谱和分子能级
从分子的光谱可以研究分子的结构，分子光谱比原子 光谱要复杂得多。就波长的范围说，分子光谱可以有如下 三类别。
一、分子光谱的类别
（1）远红外光谱，波长是厘米或毫米的数量级。
（2）近红外光谱，波长是构与分子光谱
9.2 分子光谱和分子能级
二、分子内部的运动状态及能级分类
2、构成分子的诸原子之间的振动和振动能级
这也就是原子核带同周围的电子的振动，在9.1 节已 经提到双原子分子沿着轴线振动。多原子分子的振动就比 较复杂，是多种振动方式的叠加。振动的能量是量子化的， 振动能级的间隔比电子能级的间隔小。如果只有振动能级 的跃迁，而没有电子能级的跃迁，所产生的光谱是在近红 外区，波长是几个微米的数量级。
起着势能作用。这个“势能”随原子核距离的变化如果
出现最低值，分子就能构成，如果没有最低值，分子就
不能构成。
分子中的电子可以处在激发态，这也可以由分离原
子变到联合原子的相应激发态来考虑。同样也只有那些
“势能”随原子核距离的变化具有最低值的才是分子的
高考物理第三轮复习主干知识主题十二原子物理精品PPT课件
பைடு நூலகம்
1．(2017·江西吉安一中段考)用如图所示装置
研究光电效应现象，阴极 K 与滑动变阻器
的中心触头 c 相连，当滑动头 P 从 a 移到
c 的过程中，光电流始终为零。为了产生
光电流，可采取的措施是
()
A．增大入射光的强度
B．增大入射光的频率
C．把 P 向 a 移动
D．把 P 从 c 向 b 移动
解析：能否产生光电效应与入射光的强度无关，增大入射光 的强度，仍不能产生光电流，故 A 项错误；增大入射光的 频率，当入射光的频率大于金属的极限频率时，产生光电效 应，阴极 K 中有光电子发出，电路中能产生光电流，故 B 项正确；把 P 向 a 移动，P 点电势大于 c 点电势，光电管加 上正向电压，但不能产生光电效应，没有光电流形成，故 C 项错误；把 P 从 c 向 b 移动，由于不能产生光电效应，故没 有光电流形成，故 D 项错误。 答案：B
(2)玻尔理论 “定态假设”：原子只能处于一系列不连续的能量状态 中，在这些状态中，电子虽做变速运动，但并不向外辐射电磁 波，这样的相对稳定的状态称为定态。 “跃迁假设”：电子绕核转动处于定态时不辐射电磁波， 但电子在两个不同定态间发生跃迁时，却要辐射(吸收)电磁波 (光子)，其频率由两个定态的能量差值决定 hν＝Em－En。 “能量量子化假设”和“轨道量子化假设”：由于能量状 态的不连续，因此电子绕核转动的轨道半径也不能任意取值。
(2)三种射线
种类 实质 带电量 速度
贯穿本领
对空气的 电离作用
α射线
β射线
γ射线
高速氦核流 高速电子流
光子
2e
－e
0
0.1c
0.99c
c
1．(2017·江西吉安一中段考)用如图所示装置
研究光电效应现象，阴极 K 与滑动变阻器
的中心触头 c 相连，当滑动头 P 从 a 移到
c 的过程中，光电流始终为零。为了产生
光电流，可采取的措施是
()
A．增大入射光的强度
B．增大入射光的频率
C．把 P 向 a 移动
D．把 P 从 c 向 b 移动
解析：能否产生光电效应与入射光的强度无关，增大入射光 的强度，仍不能产生光电流，故 A 项错误；增大入射光的 频率，当入射光的频率大于金属的极限频率时，产生光电效 应，阴极 K 中有光电子发出，电路中能产生光电流，故 B 项正确；把 P 向 a 移动，P 点电势大于 c 点电势，光电管加 上正向电压，但不能产生光电效应，没有光电流形成，故 C 项错误；把 P 从 c 向 b 移动，由于不能产生光电效应，故没 有光电流形成，故 D 项错误。 答案：B
(2)玻尔理论 “定态假设”：原子只能处于一系列不连续的能量状态 中，在这些状态中，电子虽做变速运动，但并不向外辐射电磁 波，这样的相对稳定的状态称为定态。 “跃迁假设”：电子绕核转动处于定态时不辐射电磁波， 但电子在两个不同定态间发生跃迁时，却要辐射(吸收)电磁波 (光子)，其频率由两个定态的能量差值决定 hν＝Em－En。 “能量量子化假设”和“轨道量子化假设”：由于能量状 态的不连续，因此电子绕核转动的轨道半径也不能任意取值。
(2)三种射线
种类 实质 带电量 速度
贯穿本领
对空气的 电离作用
α射线
β射线
γ射线
高速氦核流 高速电子流
光子
2e
－e
0
0.1c
0.99c
c
原子物理学_课件PPT课件
总的微分散射截面
d ' md nAtd
第35页/共48页
d
dN I
a 4
2
1
sin4
d
2
d ' md dN '
I
d
'
nAt
a 4
2
1
sin4
d
2
dN ' I
nAt
a 4
2
1
sin 4
d
dN '
AId
nt
a 4
2
1
sin 4
2
2
dN '
Nd
nt
a 4
2
1
sin4
第12页/共48页
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
第13页/共48页
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 。
第8页/共48页
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
第3页/共48页
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
d ' md nAtd
第35页/共48页
d
dN I
a 4
2
1
sin4
d
2
d ' md dN '
I
d
'
nAt
a 4
2
1
sin4
d
2
dN ' I
nAt
a 4
2
1
sin 4
d
dN '
AId
nt
a 4
2
1
sin 4
2
2
dN '
Nd
nt
a 4
2
1
sin4
第12页/共48页
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
第13页/共48页
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 。
第8页/共48页
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
第3页/共48页
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》PPT课件
R
40 2Z 1.44fmMeV/0.1nm 3105 Z rad
E (MeV)
E
15
1-2-3 解释 粒子散射实验(4)
• 带正电物质散射（汤氏模型）(4)
–电子对α粒子的偏转的贡献（对头撞）(1)
动量、动能守恒
m v0 m v1 meve ,
1 2
m v02
1 2
m v12
1 2
meve2
2
28
1-3-2 卢瑟福公式的推导 (3)
• 空心圆锥体的立体角 ~ d
ds 2 r sin rd ;
d
ds r2
2
sin d
2 b | db
A
|
a2d 16 Asin4
2
29
1-3-2 卢瑟福公式的推导 (4)
• 薄箔内有许多环: 核 ~ 环;
• 薄箔体积: At; 薄箔环数: Atn • 粒子打在Atn环上,散射角 相同
• 一个粒子打在薄箔
上被散射到 ~ -d
的几率
dp(
)
16
a2d
4
Asin
nAt
2
30
1-3-2 卢瑟福公式的推导 (5)
• N个粒子打在薄箔上测量到 ~ -d 的粒子数
dN
N a2d 16 A sin 4
nAt
ntN
1
4 0
Z1Z2e2 4E
2
d
sin4
2
2
• 微分截面(卢瑟福公式)
–重复散射也不会产生大角度
• 重复散射为随机, 平均之后不会朝一个方向 特别不会稳定地朝某一方向散射
–汤姆逊原子模型与实验不符!
18
40 2Z 1.44fmMeV/0.1nm 3105 Z rad
E (MeV)
E
15
1-2-3 解释 粒子散射实验(4)
• 带正电物质散射（汤氏模型）(4)
–电子对α粒子的偏转的贡献（对头撞）(1)
动量、动能守恒
m v0 m v1 meve ,
1 2
m v02
1 2
m v12
1 2
meve2
2
28
1-3-2 卢瑟福公式的推导 (3)
• 空心圆锥体的立体角 ~ d
ds 2 r sin rd ;
d
ds r2
2
sin d
2 b | db
A
|
a2d 16 Asin4
2
29
1-3-2 卢瑟福公式的推导 (4)
• 薄箔内有许多环: 核 ~ 环;
• 薄箔体积: At; 薄箔环数: Atn • 粒子打在Atn环上,散射角 相同
• 一个粒子打在薄箔
上被散射到 ~ -d
的几率
dp(
)
16
a2d
4
Asin
nAt
2
30
1-3-2 卢瑟福公式的推导 (5)
• N个粒子打在薄箔上测量到 ~ -d 的粒子数
dN
N a2d 16 A sin 4
nAt
ntN
1
4 0
Z1Z2e2 4E
2
d
sin4
2
2
• 微分截面(卢瑟福公式)
–重复散射也不会产生大角度
• 重复散射为随机, 平均之后不会朝一个方向 特别不会稳定地朝某一方向散射
–汤姆逊原子模型与实验不符!
18
原子物理(全套480页PPT课件)
遏止电势表明光电子有一个初速度的上
限v0，其相应的动能为
1 2
m
v
2 0
eV0
1.28
（3）截止频率（红限）
结论（i）当改变入射光束频率时，遏 止电势V0 随之改变， V0~ 成线性 关系。
V0 0 0
（ii）当低于某一频 率0 时，V0 = 0 。这 时，不论光强多大，
光电效应不再发生。
频率0称为光电效应 的截止频率或频率的 红限。
着频率及波长的概念，光的能量 正比
于其频率 ，即：
= h
1.30
爱因斯坦公式：
根据爱因斯坦假说，光束照射在金属 上时，光子是一个个地打在上面，电 子吸收的能量为 W= h。
h
1 2
m v02
A
eV0
A
1.31
2.3，康普顿效应
在研究x射线与物质散射实验中证明 了x射线的粒子性，起作用的不仅是 光子的能量，而且还有它的动量。
max T b
1.21
b：维恩常数，实验值为 b = 0.289 cm.K
热辐射颜色随温度T变化：
T（K） 500 1000 2000 3000 4000 5000 6000 7000 8000 max（nm） 5760 2880 1440 960 720 580 480 410 360
1.5，维恩公式和瑞利－金斯公式
uT d
8h 3
c3
d
eh kBT
1
uT
d
8hc 5
ehc
d
kBT
1
1.26 1.27
kB：波耳兹曼常数； h ＝ 6.62610-34 J.s 普朗克常数
h >> kBT，普朗克公式 维恩公式 h << kBT，普朗克公式 R-J公式
- 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)。
2
2D3
2
2 P3
2
2 P3
2
2D5
2
第五章 多电子原子
重点:
1、氦与碱土金属的光谱的一般规律 2、两个价电子的角动量耦合规律与原子态 3、泡利原理 4、多电子原子光谱的一般规律 5、跃迁选择定则
1、氦与碱土金属光谱规律
1、两套光谱线系,两套能级 2、两套能级间不产生跃迁 3、电子组态相同的,三重态能级总低于单一态相应的能级;
ctg
2
4
0
Mv2 2Ze2
b
k2E q1q2b3、 卢瑟福公式:被散射到与粒子的初始运动方向成θ角的元立体角dΩ内的
相对粒子数为:
dn n
(1
4
0
)2
Ze2 Nt( Mv2
)2
d
sin 4
2
第二章 原子的能级与辐射
重点: 1、氢原子光谱的实验规律。 2、玻尔的氢原子理论。
1、氢原子光谱的一般规律
自旋与轨道角动量耦合: Pj Pl Ps
pj j( j 1)
j l s,l s 1,....., l s
精细结构产生的原因:关于S态电子(l=0),j量子数取唯一值 1/2,故为单层。关于p、d、f…等电子(l≠0),j量子数取两个 估计值,故为双层。
原子态符号
2 s 1 L
重态数
2、玻尔的氢原子理论
三个基本假设:
⑴ 定态假设:电子在符合量子条件的轨道上运动时,原子 具有一定能量而不发生辐射。
⑵ 频率规则:电子从能量En的定态跃迁到Em时,原子辐射 光子,其频率 En Em
h
⑶ 角动量量子化条件:Pφ= mrv = n h/2π ,n = 1、2、3…
三个结论:
⑴ 氢原子中电子的轨道半径:
rn
0h2 me2
n2
n2a1
a1 0.529 1010 m
n = 1、2、3…
⑵ 氢原子的能级公式:
En
me4
802h2n2
E1 n2
13.6 n2
ev
E1 13.6ev
n = 1、2、3…
⑶ 氢原子光谱:
En Em hc
E1 hc
(
1 m2
1 n2
)
氢原子能级能量与对应光谱项关系式:
En
j 三重能级结构中,同一 值的三个能级, 值大的能级低(倒转
次序)
2、电子组态的表示
Na : 基态电子组态： 1s2 2s22p63s1 1s2 2s22p63p1
简记：3s1 简记：3 p1
L-S耦合
S s1 s2 S s1 s2, s1 s2 1,......, s1 s2 L 1 2 L 1 2, 1 2 1,......, 1 2
hcT (n)
hcR n2
两个实验:
1、夫兰克—赫兹实验 物理意义:为原子的量子化能级的存在给出了直截了当的
实验验证。
2、史特恩—盖拉赫实验 史特恩—盖拉赫实验证实了 (1)角动量空间取向量子化; (2)电子自旋假设。
第三章 量子力学基础
光的波粒二象性 微观粒子的二象性
h h
P mv
E h
原子物理学总复习
第一章 原子的基本状况
重点: 1,原子的核式结构 2,α粒子散射实验的意义
1、卢瑟福的原子核式模型
原子中的全部正电荷与几乎全部质量都集中在原子中央一 个特别小的体积内,称为原子核。原子中的电子在核的周围 绕核运动。
2、 α粒子的散射实验:
α粒子被静止核的库仑场散射的角度θ由下式决定
j
单电子辐射跃迁的选择定则:∆l=±1,∆j=0,±1
4、4 电子自旋同轨道运动的相互作用
n l j 价电子符号
1 0 1/2 1s
0 1/2 2s 2
1 ½ 3/2 2p , 2p 0 1/2 3s 3 1 ½ 3/2 3p
2/3
2 2/5
3d
原子态符号
2S1
2
2S1 2P1 2
2
2S1
2
2 P1
0除外）
Δj1 0
Δj2 0,1 ΔJ 0,1(0
或对换 0除外)
第六章 在磁场中的原子
总角动量 J L S J L S, L S 1,......, L S
LS耦合下的原子态符号表示:
能级排布规则
L 2S 1
s=0,单重态
J s=1,三重态
洪特定则 朗德间隔定则
j-j 耦合
j1 1 s1
j2 2 s2
J j1 j2
j1 1 s1, 1 s1 1,...., 1 s1 j2 2 s2, 2 s2 1,...., 2 s2 J j1 j2, j1 j2 1,...., j1 j2
碱金属原子光谱精细结构的规律
四个线系 主线系 第二辅线系 第一辅线系 柏格曼线系
（锐线系） （漫线系） （基线系）
碱金属原子光谱精细结构产生的原因
电子自旋
轨道角动量 自旋角动量
pl l(l 1) ps s(s 1)
l 0,1,.....n -1 s1
2
自旋 — 轨道耦合
自项旋是磁: 矩与轨道E运l动s 产生的磁s场 相B互作用引起的能量修正
海森堡不确定关系 x p x / 2
波函数Ψ的统计解释:波函数模的平方代表某时刻t在空间 某点附近单位体积内发现一个粒子的概率, 即 | |2代 * 表概率密度。
第四章 碱金属原子与电子自旋
重点: 1、碱金属原子光谱的规律与能级 2、碱金属原子光谱精细结构的规律 3、电子自旋与轨道的相互作用规律
j-j耦合下原子态标记 ( j1, j2 ) J
泡利不相容原理
在一个原子中,不估计有两个或两个以上的电子具有完全相 同的状态(完全相同的四个量子数)。
辐射跃迁的选择定则 一、 跃迁只能发生在不同宇称的原子态间 二、 看具体的耦合形式
L-S耦合跃迁选择定则:
j-j耦合跃迁选择定则:
ΔS 0 ΔL 0, 1 ΔJ 0, 1 （0
原子发光具有线状光谱的特征,氢原子光谱的实验规律是:
1
R(
1 m2
1 n2
)
T
m T
n
R — 里德堡常数;T(m) —光谱项。
光谱线系 m = 1,n = 2、3、4…,赖曼系(紫外) m = 2,n = 3、4、5…,巴尔末系(可见光)
m = 3,n = 4、5、6…,帕邢系(红外) m = 4,n = 5、6、7…,布喇开系(远红外)
一、基本内容
碱金属原子光谱项
T
R (n x )2
R n2
碱金属原子定态的能级
Enl
hcT (nl)
(n
hcR x
)
2
hcR n2
13
.6
1 n2
ev
2、碱金属原子光谱规律的解释
⑴ 多电子原子结构的价电子模型
⑵碱金属原子能级简并解除,能量不仅与n有关,还与l有 关。原因:
a、 原子实极化。 b、 轨道贯穿。
2D3
2
2 P3
2
2 P3
2
2D5
2
第五章 多电子原子
重点:
1、氦与碱土金属的光谱的一般规律 2、两个价电子的角动量耦合规律与原子态 3、泡利原理 4、多电子原子光谱的一般规律 5、跃迁选择定则
1、氦与碱土金属光谱规律
1、两套光谱线系,两套能级 2、两套能级间不产生跃迁 3、电子组态相同的,三重态能级总低于单一态相应的能级;
ctg
2
4
0
Mv2 2Ze2
b
k2E q1q2b3、 卢瑟福公式:被散射到与粒子的初始运动方向成θ角的元立体角dΩ内的
相对粒子数为:
dn n
(1
4
0
)2
Ze2 Nt( Mv2
)2
d
sin 4
2
第二章 原子的能级与辐射
重点: 1、氢原子光谱的实验规律。 2、玻尔的氢原子理论。
1、氢原子光谱的一般规律
自旋与轨道角动量耦合: Pj Pl Ps
pj j( j 1)
j l s,l s 1,....., l s
精细结构产生的原因:关于S态电子(l=0),j量子数取唯一值 1/2,故为单层。关于p、d、f…等电子(l≠0),j量子数取两个 估计值,故为双层。
原子态符号
2 s 1 L
重态数
2、玻尔的氢原子理论
三个基本假设:
⑴ 定态假设:电子在符合量子条件的轨道上运动时,原子 具有一定能量而不发生辐射。
⑵ 频率规则:电子从能量En的定态跃迁到Em时,原子辐射 光子,其频率 En Em
h
⑶ 角动量量子化条件:Pφ= mrv = n h/2π ,n = 1、2、3…
三个结论:
⑴ 氢原子中电子的轨道半径:
rn
0h2 me2
n2
n2a1
a1 0.529 1010 m
n = 1、2、3…
⑵ 氢原子的能级公式:
En
me4
802h2n2
E1 n2
13.6 n2
ev
E1 13.6ev
n = 1、2、3…
⑶ 氢原子光谱:
En Em hc
E1 hc
(
1 m2
1 n2
)
氢原子能级能量与对应光谱项关系式:
En
j 三重能级结构中,同一 值的三个能级, 值大的能级低(倒转
次序)
2、电子组态的表示
Na : 基态电子组态： 1s2 2s22p63s1 1s2 2s22p63p1
简记：3s1 简记：3 p1
L-S耦合
S s1 s2 S s1 s2, s1 s2 1,......, s1 s2 L 1 2 L 1 2, 1 2 1,......, 1 2
hcT (n)
hcR n2
两个实验:
1、夫兰克—赫兹实验 物理意义:为原子的量子化能级的存在给出了直截了当的
实验验证。
2、史特恩—盖拉赫实验 史特恩—盖拉赫实验证实了 (1)角动量空间取向量子化; (2)电子自旋假设。
第三章 量子力学基础
光的波粒二象性 微观粒子的二象性
h h
P mv
E h
原子物理学总复习
第一章 原子的基本状况
重点: 1,原子的核式结构 2,α粒子散射实验的意义
1、卢瑟福的原子核式模型
原子中的全部正电荷与几乎全部质量都集中在原子中央一 个特别小的体积内,称为原子核。原子中的电子在核的周围 绕核运动。
2、 α粒子的散射实验:
α粒子被静止核的库仑场散射的角度θ由下式决定
j
单电子辐射跃迁的选择定则:∆l=±1,∆j=0,±1
4、4 电子自旋同轨道运动的相互作用
n l j 价电子符号
1 0 1/2 1s
0 1/2 2s 2
1 ½ 3/2 2p , 2p 0 1/2 3s 3 1 ½ 3/2 3p
2/3
2 2/5
3d
原子态符号
2S1
2
2S1 2P1 2
2
2S1
2
2 P1
0除外）
Δj1 0
Δj2 0,1 ΔJ 0,1(0
或对换 0除外)
第六章 在磁场中的原子
总角动量 J L S J L S, L S 1,......, L S
LS耦合下的原子态符号表示:
能级排布规则
L 2S 1
s=0,单重态
J s=1,三重态
洪特定则 朗德间隔定则
j-j 耦合
j1 1 s1
j2 2 s2
J j1 j2
j1 1 s1, 1 s1 1,...., 1 s1 j2 2 s2, 2 s2 1,...., 2 s2 J j1 j2, j1 j2 1,...., j1 j2
碱金属原子光谱精细结构的规律
四个线系 主线系 第二辅线系 第一辅线系 柏格曼线系
（锐线系） （漫线系） （基线系）
碱金属原子光谱精细结构产生的原因
电子自旋
轨道角动量 自旋角动量
pl l(l 1) ps s(s 1)
l 0,1,.....n -1 s1
2
自旋 — 轨道耦合
自项旋是磁: 矩与轨道E运l动s 产生的磁s场 相B互作用引起的能量修正
海森堡不确定关系 x p x / 2
波函数Ψ的统计解释:波函数模的平方代表某时刻t在空间 某点附近单位体积内发现一个粒子的概率, 即 | |2代 * 表概率密度。
第四章 碱金属原子与电子自旋
重点: 1、碱金属原子光谱的规律与能级 2、碱金属原子光谱精细结构的规律 3、电子自旋与轨道的相互作用规律
j-j耦合下原子态标记 ( j1, j2 ) J
泡利不相容原理
在一个原子中,不估计有两个或两个以上的电子具有完全相 同的状态(完全相同的四个量子数)。
辐射跃迁的选择定则 一、 跃迁只能发生在不同宇称的原子态间 二、 看具体的耦合形式
L-S耦合跃迁选择定则:
j-j耦合跃迁选择定则:
ΔS 0 ΔL 0, 1 ΔJ 0, 1 （0
原子发光具有线状光谱的特征,氢原子光谱的实验规律是:
1
R(
1 m2
1 n2
)
T
m T
n
R — 里德堡常数;T(m) —光谱项。
光谱线系 m = 1,n = 2、3、4…,赖曼系(紫外) m = 2,n = 3、4、5…,巴尔末系(可见光)
m = 3,n = 4、5、6…,帕邢系(红外) m = 4,n = 5、6、7…,布喇开系(远红外)
一、基本内容
碱金属原子光谱项
T
R (n x )2
R n2
碱金属原子定态的能级
Enl
hcT (nl)
(n
hcR x
)
2
hcR n2
13
.6
1 n2
ev
2、碱金属原子光谱规律的解释
⑴ 多电子原子结构的价电子模型
⑵碱金属原子能级简并解除,能量不仅与n有关,还与l有 关。原因:
a、 原子实极化。 b、 轨道贯穿。