原子物理学复习
原子物理学复习
原子物理学复习提要第一章 原子的位形：卢瑟福模型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=1.660 538 782（83）×10-27kg.阿伏伽德罗定律（常数）2．卢瑟福核式结构几种结构模型：汤姆逊模型（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）（1）α粒子大角散射的结果说明了什么？（2）库仑散射公式（偏转角与瞄准距离的关系）: 22θcot a b =或 ctg （θ/2）=4πεоMv²/(2Ze²)b（3）卢瑟福散射公式:（4）原子核半径大小的估算公式:21)441()(422210θπεθσsin E e Z Z c =)21(1241220θπεsin +=Mv Ze r m （5）卢瑟福对原子结构的贡献，原子核式结构模型的意义和困难；4、习题：1-2；1-4；第二章 原子的量子态：玻尔模型1、名词解析：黑体辐射；光电效应；量子数；电离电势；激发电势；光谱项；定态；对应原理；2、玻尔的氢原子理论：（1）玻尔三条基本假设：（2）五个线系（记住名称、顺序、特征）（3）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222200002244,0.053Z Z n e e n r n a a nm m e m eπεπε===≈ ;；13714,Z Z 40202≈===c e n c n e c e n πεααπευ()24222220Z Z 1()=42en m e R hc E hcT n n n πε∞=-=-- ， n ＝１.2.3…… eV Rhc 613.=3、里德伯(J.R.Rydberg)方程，氢、类氢离子的里德伯方程的波数表示形式22111=()()()H R T n T n n n νλ'=-=-'2A 22111=Z ()R n n νλ=-'4．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 nmKeV 241.=λ4．一些相关思想（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 =hν: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。
原子物理复习资料
原子物理复习资料一、原子的结构原子是由位于中心的原子核和核外电子组成的。
原子核带正电荷，电子带负电荷，它们之间的静电引力使得电子围绕原子核做高速运动。
原子核由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电。
原子的质子数决定了它的元素种类，而质子数和中子数共同决定了原子的质量数。
电子在原子核外分层排布，离核越近的电子能量越低，越稳定；离核越远的电子能量越高，越不稳定。
二、原子的能级和跃迁原子中的电子只能处于一系列不连续的能量状态，这些能量状态称为能级。
处于基态的原子是最稳定的，当原子吸收一定能量的光子或与其他粒子发生碰撞时，电子会从低能级跃迁到高能级；反之，电子会从高能级跃迁到低能级，同时释放出光子。
跃迁过程中吸收或释放的光子能量等于两个能级的能量差，即＄h\nu ＝ E_{m} E_{n}＄，其中＄h$ 是普朗克常量，＄＼nu$ 是光子的频率，＄E_{m}＄和＄E_{n}＄分别是高能级和低能级的能量。
三、氢原子的能级结构对于氢原子，其能级公式为＄E_{n} ＝＼frac{136}｛n^2} ＼text{eV}＄，其中＄n$ 是量子数，＄n ＝ 1, 2, 3, ＼cdots$。
当＄n ＝ 1$ 时，对应的能级为基态，能量为＄－136 ＼text{eV}＄；当＄n ＝ 2$ 时，对应的能级为第一激发态，能量为＄－34 ＼text{eV}＄；以此类推。
氢原子从高能级向低能级跃迁时，可以发出一系列不同频率的光子，形成线状光谱。
四、光电效应当光照射到金属表面时，金属中的电子会吸收光子的能量，如果吸收的能量足够大，电子就能从金属表面逸出，这种现象称为光电效应。
光电效应的实验规律：1、存在饱和电流，光电流的强度与入射光的强度成正比。
2、存在遏止电压，与入射光的频率有关，而与入射光的强度无关。
3、存在截止频率（红限），当入射光的频率低于截止频率时，无论光强多大，都不会产生光电效应。
爱因斯坦提出了光子说，成功解释了光电效应。
原子物理学总复习
段正路
2014年
1
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
2
1、卢瑟福的原子核式模型
原子中的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子中央一 个很小的体积内，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
• Z：质子数 • A: 质量数
C4 0
20
a
原子核的角动量
P 核 LnSnLpSp
P核 I(I1)h
原子核的磁矩
I g
I(I1) he 2M
38
原子核的统计性：A为奇数的原子核属于费米子；A为偶 数的原子核属于玻色子。
原子核的结合能
E [Z m p (A Z )m n m 核 ]C 2 或 E [Z m H (A Z )m n m 原 子 ]C 2
r rr 总角动量 JLS JLS,LS 1 ,......,LS
L LS耦合下的原子态符号表示:
2S 1
s=0，单重态
J s=1，三重态
能级排布规则
洪特定则 朗德间隔定则
17
j-j 耦合
rjrj21 rrll12srsr12 rr r Jj1j2
j1 l1 s 1 ,l1 s 1 1 ,....,l1 s 1 j2 l2 s 2 ,l2 s 2 1 ,....,l2 s 2 Jj1j2,j1j2 1 ,....,j1j2
% 1R (m 12n 1 2)Tm Tn
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）
原子物理学复习总结提纲
第一章 原子的位形：卢瑟福模型一、学习要点1、原子的质量和大小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：221212200cot cot cot 12422242C Z Z e Z Z e a b E m v θθθπεπε===⋅'⋅ 卢瑟福散射公式：222124401()4416sin sin 22Z Z e a d d dN N nAt ntN E A θθπεΩΩ'== 2sin d d πθθΩ=实验验证:1422sin ,,Z , ,2A dN t E n N d θρμ--'⎛⎫∝= ⎪Ω⎝⎭，μ靶原子的摩尔质量 微分散射面的物理意义、总截面 24()216sin 2a d d b db σθπθΩ==()022212244()114416sin 22Z Z e d a d E Sin σθσθθθπε⎛⎫≡== ⎪Ω⎝⎭ (5)原子核大小的估计: α粒子正入射（0180θ=）：：2120Z Z 14m c e r a E πε=≡ ,m r ～10－15－10－14m第一章自测题1. 选择题(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.5.91010-⨯B.3.01210-⨯C.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.2 B.1/2 C.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. 16 B.8 C.4 D.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. 填空题（1）α粒子大角散射的结果证明原子结构为 核式结构 .（2）爱因斯坦质能关系为 2E mc = .（3）1原子质量单位（u ）= 931.5 MeV/c 2. (4) 24e πε= 1.44 fm.MeV. 3．计算题习题1-2、习题1-3、习题1-5、习题1-6.4．思考题1、什么叫α粒子散射？汤姆孙模型能否说明这种现象？小角度散射如何？大角度散射如何？2、什么是卢瑟福原子的核式模型？用原子的核式模型解释α粒子的大角散射现象。
[原子物理]复习的四个重点
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［原子物理］复习的四个重点“原子和原子核”一章是每年高考的必考内容，年年有试题涉及，是高考考查的热点。
在原子模型中，以玻尔理论和原子能级命题频率最高，在原子核组成、核能中，以衰变规律、核能计算命题频率最高，其它知识点尽管也时有出现，但命题频率较低。
因此，原子物理部分应以如下四个方面重点复习。
一. 玻尔模型、能级概念1. 原子能量的量子化：用n 表示量子数，E n 和E 1表示对应于n 的能级和基态，则有：E E n E eV n ==-121136/.，。
2. 跃迁假设：用h 表示普朗克常数，ν表示光子的频率，则有h E E m n m n ν=->()。
3. 原子跃迁的光谱线问题：一群氢原子可能辐射的光谱线条数为N C n n n ==-212()/。
例1. （2000年北京春考）根据玻尔理论，某原子的电子从能量为E 的轨道跃迁到能量为E’的轨道，辐射出波长为λ的光。
以h 表示谱朗克常量，c 表示真空中的光速，则E’等于（ ）A. E h c -λ/B. E h c +λ/C. E hc -/λD. E hc +/λ解析：根据玻尔理论，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，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即h E E ν=-'，又光在真空中传播时λν=c /，联立得E E hc '/=-λ。
选项C 正确。
例2. （2000年吉林理科综合）氢原子的基态能量为E 1。
下列四个能级图中能正确代表氢原子能级的是（ ）解析：根据能级公式E E n n =12/，易知C 图正确。
例3. （高考题）图2给出氢原子最低的四个能级。
氢原子在这些能级之间跃迁所辐射的光子的频率最多有________种，其中最小的频率等于________Hz （保留两位数字）。
解析：氢原子最低的四个能级之间的辐射跃迁如图3所示，由图可知最多有6种方式[/()/()/]N C n n n ==-=-=21244126，因此辐射光子的能量h ν最多有6种，对应的频率也有6种，其中从n =4跃迁到n =3能级时原子辐射能量最小，光子的频率最小，依玻尔理论：ν=-=---⨯⨯⨯=⨯--()/[.(.)]./(.).E E h H z 431934140851591610663101610注：若给定的原子不是一群而是一个，在计算可能辐射的光谱线条数时不能利用N n n =-()/12计算。
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。
2025年高考物理一轮总复习(提升版)第十六章原子物理学第2讲原子结构
最大
C. 有3种频率的光子能使金属钠产生光电效应
D. 用0.85 eV的光子照射，能使氢原子跃迁到n＝
4激发态
目录
高中总复习·物理(提升版)
解析：
氢原子从n＝3跃迁到n＝1放出的光电子能量最大，根据
Ek＝E－W0，可得此时最大初动能为Ek＝9.8 eV，故A错误；根据p
ℎ
ℎ
＝ ＝ ，E＝hν，又因为从n＝3跃迁到n＝1能级放出的光子能量最
场中受洛伦兹力作用，要发生偏转，故D错误；当不加电场和磁场
时，电子所受的重力可以忽略不计，因而不发生偏转，故A正确。
目录
高中总复习·物理(提升版)
2. 【α粒子散射实验】关于α粒子散射实验，下述说法中正确的是（
）
A. 在实验中观察到的现象是绝大多数α粒子穿过金箔后，仍沿原来方
向前进，少数发生了较大偏转，极少数偏转超过90°，有放出的光子动量最大，故B正确；
大量氢原子从n＝3的激发态跃迁基态能放出C32 ＝3种频率的光子，
其中从n＝3跃迁到n＝2放出的光子能量为ΔEk＝3.4 eV－1.51 eV＝
1.89 eV＜2.29 eV，不能使金属钠产生光电效应，其他两种均可
以，故C错误；由于从n＝3跃迁到n＝4能级需要吸收的光子能量为
手进行了用α粒子轰击金箔的实验，实验发现绝大多数α粒子
穿过金箔后基本上仍沿
原来 方向前进，但有少数α粒子发
生了大角度偏转，极少数α粒子偏转的角度甚至大于90°，也
就是说它们几乎被“撞”了回来。
（3）原子的核式结构模型：在原子中心有一个很小的核，原子全
部的
正电荷 和几乎全部
的电子在核外空间绕核旋转。
端的P1点
原子物理学复习
第一章 原子的基本状况一、学习要点1．原子的质量和大小,R ~ 10-10 m , N o =×1023/mol2．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：(5)原子核大小的估计 (会推导): 散射角θ：),2sin11(Z 241220θπε+⋅=Mv e r mα粒子正入射：2024Z 4Mv e r m πε= ,m r ～10－15－10－14 m二、基本练习1．选择(1)原子半径的数量级是： A ．10－10cm; C. 10-10m(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()(X)Au AA g M N ==12-27C 1u 1.6605410kg12==⨯的质量22012c 42v Ze b tgM θπε=角散射(3)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. 24一强度为I 的α粒子束垂直射向一金箔，并为该金箔所散射。
若θ=90°对应的瞄准距离为b ，则这种能量的α粒子与金核可能达到的最短距离为：A. b ; B . 2b ; C. 4b ; D. 。
2．简答题（1）简述卢瑟福原子有核模型的要点.（2）简述α粒子散射实验. α粒子大角散射的结果说明了什么 3．褚书课本P 20－21：（1）.（2）.（3）；第二章 原子的能级和辐射 一、学习要点：1.氢原子光谱：线状谱、4个线系（记住名称、顺序）、广义巴尔末公式)11(~22nmR -=ν、光谱项()2n R n T =、并合原则：)()(~n T m T -=ν2.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 --=-=∞2222422Z 2Z )41(πε，n ＝１.……(3)实验验证：（a ）氢原子4个线系的形成)11(Z ~,)4(222232042n m R ch 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ee m M m M +⋅=μ, 正负电荷中心之距Ze n r n 22204μπε =.能量224222Z )41(ne E n μπε-=，里德伯常数变化Mm R R eA +=∞11重氢（氘）的发现 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 nn b n e m a n e m E n p e n ϕϕϕπεπε==-==,Z 4,2Z )41(,222022422，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。
原子物理学复习共17页文档
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
原子物理学复习•来自6、黄金时代是在我们的前面，而不在 我们的 后面。
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7、心急吃不了热汤圆。
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8、你可以很有个性，但某些时候请收 敛。
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9、只为成功找方法，不为失败找借口 (蹩脚 的工人 总是说 工具不 好)。
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10、只要下定决心克服恐惧，便几乎 能克服 任何恐 惧。因 为，请 记住， 除了在 脑海中 ，恐惧 无处藏 身。-- 戴尔． 卡耐基 。
2024高考物理一轮复习--原子物理学专题(一)--光电效应、波粒二象性专题
光电效应、波粒二象性一、光电效应1．对光电效应的四点提醒(1)能否发生光电效应，不取决于光的强度而取决于光的频率．(2)光电效应中的“光”不是特指可见光，也包括不可见光．(3)逸出功的大小由金属本身决定，与入射光无关．(4)光电子不是光子，而是电子．2．两条对应关系(1)光强大→光子数目多→发射光电子多→光电流大；(2)光子频率高→光子能量大→光电子的最大初动能大．3．定量分析时应抓住三个关系式(1)爱因斯坦光电效应方程：E k＝hν－W0.(2)最大初动能与遏止电压的关系：E k＝eU c.(3)逸出功与极限频率的关系：W0＝hνc.4．区分光电效应中的四组概念(1)光子与光电子：光子指光在空间传播时的每一份能量，光子不带电；光电子是金属表面受到光照射时发射出来的电子，其本质是电子．(2)光电子的动能与光电子的最大初动能：电子吸收光子能量后，一部分克服阻碍作用做功，剩余部分转化为光电子的初动能，只有直接从金属表面飞出的光电子才具有最大初动能．(3)光电流和饱和光电流：金属板飞出的光电子到达阳极，回路中便产生光电流，随着所加正向电压的增大，光电流趋于一个饱和值，这个饱和值是饱和光电流，在一定的光照条件下，饱和光电流与所加电压大小无关．(4)入射光强度与光子能量：入射光强度指单位时间内照射到金属表面单位面积上的总能量．5．光电管上加正向与反向电压情况分析(1)光电管加正向电压时的情况①P右移时,参与导电的光电子数增加;①P移到某一位置时,所有逸出的光电子恰好都参与了导电,光电流恰好达到最大值;①P再右移时,光电流不再增大。
(2)光电管加反向电压时的情况 ①P 右移时,参与导电的光电子数减少;①P 移到某一位置时,所有逸出的光电子恰好都不参与导电,光电流恰好为0,此时光电管两端加的电压为遏止电压; ①P 再右移时,光电流始终为0。
二、光电效应的图象问题图象名称图线形状由图线直接(间接)得到的物理量最大初动能E k 与入射光频率ν的关系图线①极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc ①逸出功：图线与E k 轴交点的纵坐标的值 W 0＝|－E |＝E①普朗克常量：图线的斜率k ＝h颜色相同、强度不同的光，光电流与电压的关系①饱和光电流I m ：电流的最大值 ①最大初动能：E km ＝eU c颜色不同时，光电流与电压的关系①遏止电压U c1、U c2 ①饱和光电流①最大初动能E k1＝eU c1，E k2＝eU c2遏止电压U c 与入射光频率ν的关系图线①截止频率νc ：图线与横轴的交点①遏止电压U c ：随入射光频率的增大而增大①普朗克常量h ：等于图线的斜率与电子电量的乘积，即h ＝ke .(注：此时两极之间接反向电压)三、光的波粒二象性和物质波1．从数量上看个别光子的作用效果往往表现为粒子性，大量光子的作用效果往往表现为波动性。
高考原子物理学复习指要
高考原子物理学复习指要
原子物理学是物理学中极其重要的一门学科，学习掌握它的知识点对学习物理学有着重要价值，高考复习时也应该给它足够重视。
下面就为大家总结原子物理学的复习指要，希望对广大即将参加高考的考生有所帮助：
首先，需要大家了解原子物理学中基本概念和普通概念，如元素的定义、元素周期表、原子尺度及层次结构，电子配置及稳定性等。
此外，对量子物理学的掌握也很重要，其中包括量子数的概念、哈密顿量及其重要性质、积分及其物理意义等。
其次，要掌握原子物理学中相关实验，如量子力学实验、衰变实验及其机制，原子散射实验及其机制等。
此外，还需要掌握原子物理学中相关理论，如夸克理论、薛定谔方程的几何解释，微粒质子的关系及它们的模型等。
最后，考生还需要不断学习练习，将所学习的知识点反复搭配练习，并根据题目、答案的特点进行模拟解答，以便掌握原子物理学的概念，做到考试中能熟练应用。
针对原子物理学这门学科，考生要在复习时执行上述指引，总结主要知识点，不断思考所学，名师点拨，结合练习，才能在考试中取得良好成绩。
原子物理复习总结
原子物理学总复习总结一、原子物理学发展中重大事件1.1897年汤姆孙通过阴极射线管实验发现电子，从而打破了原子不可分的神话，并提出关于原子结构的“葡萄干面包”模型。
2.1900年普朗克提出能量量子化假说，解释黑体辐射问题。
3.1905年爱因斯坦提出光量子假说，并用以解释光电效应。
4.1910年密立根采用“油滴实验”方法精确地测定了电子的电荷，并发现电荷是量子化的。
5.1908年卢瑟福的学生盖革-马斯顿在 粒子散射实验中发现大角度散射现象，1911年卢瑟福基于此实验提出原子的核式结构模型，从而否认了汤姆孙的模型。
但是这种核式结构模型不能解释原子的稳定性、同一性和再生性。
6.1913年波尔为了解释氢原子光谱提出氢原子理论模型，提出三个基本假设：定态理论、能级跃迁条件和轨道量子化条件，可以解释氢原子和类氢原子的光谱。
7.1914年为了验证波尔的能级理论，弗兰克-赫兹实验用电子轰击汞原子，证明了能级的存在，即原子内部定态的能量是量子化的。
8.1916年索末菲将波尔的圆形轨道推广为椭圆轨道理论，并引入相对论修正.9.1921年施特恩-盖拉赫提出一个能直接显示原子轨道角动量空间量子化的实验方案，用银原子束通过不均匀磁场，原子磁矩在不均匀磁场中受磁力，力的大小和方向与原子磁矩空间取向有关。
10.1925年乌伦贝克和古兹密特提出电子自旋假设，电子自旋的引入可以解释碱金属双线结构、赛曼效应和施特恩-盖拉赫实验。
11.1925年泡利提出泡利不相容原理。
提出了多电子原子中电子的排列规则问题。
此定理对费米子系统成立，但是对于玻色子系统不成立。
二、 基本物理规律、定理和公式1.库仑散射公式：,22θctg a b = 为库仑散射因子其中Ee Z Z a 02214πε≡，为散射角参数，为瞄准距离，或者碰撞θb 2.卢瑟福公式：微分散射截面：2sin 16')()(42θθσθσa Nntd dN d d C =Ω=Ω=物理意义：α粒子散射到θ方向单位立体角内每个原子的有效散射截面.3.原子核大小的估计（即入射粒子与原子核的最小距离）：a r =min4.光电效应：221m mv h +=φν 其中00λνφc h h ==为金属的结合能（脱出功），0ν和0λ分别为金属的红限频率和波长，2021m mv eV =，0V 为遏制电压。
原子物理学复习题
原子物理学复习题# 原子物理学复习题## 一、基本概念1. 原子模型的发展：- 描述汤姆森模型、卢瑟福模型和玻尔模型的主要特点。
2. 量子数：- 解释主量子数、角动量量子数和磁量子数的概念及其物理意义。
3. 波函数和概率密度：- 描述波函数在量子力学中的作用以及如何通过波函数计算电子在原子内的概率密度分布。
4. 泡利不相容原理：- 阐述泡利不相容原理的内容及其对原子结构的影响。
## 二、原子光谱1. 发射光谱与吸收光谱：- 区分发射光谱和吸收光谱，并解释它们在原子物理学中的应用。
2. 巴尔末系和莱曼系：- 描述氢原子光谱的巴尔末系和莱曼系，并解释它们如何与能级跃迁相关。
3. 精细结构和超精细结构：- 解释原子光谱中的精细结构和超精细结构现象及其原因。
## 三、原子核物理1. 核力的性质：- 描述核力的短程、饱和性和交换对称性等特性。
2. 核衰变类型：- 列举并解释α衰变、β衰变和γ衰变的特点。
3. 核反应：- 描述核反应的一般过程，包括核裂变和核聚变。
## 四、量子力学基础1. 海森堡不确定性原理：- 阐述海森堡不确定性原理的内容及其在量子力学中的重要性。
2. 薛定谔方程：- 解释薛定谔方程的形式和物理意义。
3. 量子态的叠加原理：- 描述量子态叠加原理及其在量子计算中的应用。
## 五、原子结构与化学键1. 电子排布与元素周期表：- 描述电子在原子中的排布规律以及元素周期表的结构。
2. 离子键、共价键和金属键：- 区分离子键、共价键和金属键，并解释它们在物质结构中的作用。
3. 分子轨道理论：- 简述分子轨道理论的基本原理及其在化学中的应用。
## 六、实验方法1. 光谱分析：- 描述光谱分析在原子物理学中的应用，包括发射光谱和吸收光谱分析。
2. 粒子加速器：- 解释粒子加速器的工作原理及其在高能物理实验中的重要性。
3. 核磁共振（NMR）：- 描述核磁共振的原理和它在化学和医学中的应用。
## 七、原子物理学的应用1. 半导体物理学：- 简述半导体物理学的基本原理及其在电子器件中的应用。
原子物理学复习总结提纲
原子物理学复习总结提纲I.引言
A.原子物理学概述
B.原子结构的发现历程
II.原子结构
A.原子的基本组成
B.原子的大小和质量
C.原子核的结构
1.质子和中子
2.原子核的稳定性和不稳定性
D.原子壳层结构
1.电子的概念和特性
2.原子层能级
3.壳层填充规则
III.原子光谱
A.光的性质和特性
B.原子光谱的产生机制
C.原子发射光谱
1.电子激发
2.原子的激发态和基态
3.能级跃迁和发射光谱
D.原子吸收光谱
1.光的吸收和衰减
2.能级跃迁和吸收光谱IV.原子核物理学
A.原子核的性质和特性
B.原子核的稳定性和放射性
1.放射性的概念和分类
2.放射性衰变的过程和特征
C.核反应和核能
1.核反应的概念和条件
2.核能及其应用
V.原子物理学的应用
A.核技术与核工程
1.核裂变与核聚变
2.核电站和核燃料循环
B.医学影像学和放射治疗
1.X射线和CT扫描
2.放射治疗的原理和应用
C.等离子体物理学
1.等离子体的概念和性质
2.等离子体的应用和研究VI.总结
A.原子物理学的重要性和意义
B.原子物理学的发展前景
C.总结复习要点。
(完整版)原子物理学复习
第一章 原子的基本状况一、学习要点1．原子的质量和大小,R ~ 10-10 m , N o =6.022×1023/mol2．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：(5)原子核大小的估计 (会推导): 散射角θ：),2sin11(Z 241220θπε+⋅=Mv e r mα粒子正入射：2024Z 4Mv e r m πε=,m r ～10－15－10－14 m二、基本练习1．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()(X)Au AA g M N ==12-27C 1u 1.6605410kg12==⨯的质量22012c 42v Ze b tgM θπε=存在小角散射(3)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 4一强度为I 的α粒子束垂直射向一金箔，并为该金箔所散射。
若θ=90°对应的瞄准距离为b ，则这种能量的α粒子与金核可能达到的最短距离为：A. b ; B . 2b ; C. 4b ; D. 0.5b 。
2．简答题（1）简述卢瑟福原子有核模型的要点.（2）简述α粒子散射实验. α粒子大角散射的结果说明了什么？ 3．褚书课本P 20－21：（1）.（2）.（3）；第二章 原子的能级和辐射一、学习要点：1.氢原子光谱：线状谱、4个线系（记住名称、顺序）、广义巴尔末公式)11(~22nmR -=ν、光谱项()2nR n T =、并合原则：)()(~n T m T -=ν2.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02200202220A529,04,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 --=-=∞2222422Z 2Z )41(πε，n ＝１.2.3……(3)实验验证：（a ）氢原子4个线系的形成)11(Z ~,)4(222232042n m R ch 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ee m M m M +⋅=μ, 正负电荷中心之距Ze n r n 22204μπε =.能量224222Z )41(n e E n μπε-=，里德伯常数变化Mm R R eA +=∞11重氢（氘）的发现 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 nn b n e m a n e m E n p e n ϕϕϕπεπε==-==,Z 4,2Z )41(,222022422，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。
原子物理学复习
原子物理学(褚圣麟编著高等教育出版社)第一章 原子的基本状况1、α粒子散射实验结论p9：卢瑟福的α粒子散射实验观察到，绝大多数电子只有2~3度的偏转，有1/8000的α粒子偏转大于90°，其中有接近180°的。
2、卢瑟福散射公式p13：22224014sin 2Ze d Ωd Mv σθπε⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭，d σ是立体角d Ω内每个原子的散射截面 dnd Ntnσ=；N 为薄膜中单位体积中原子的个数；t 为薄膜厚度；有n 个α粒子射到薄膜上，其中d n 个落在d Ω中第二章 原子的能级和辐射1、光谱的分类p23:（1）线装光谱：是原子所发的； （2）带状光谱：是分子所发的；（3）连续光谱：固体加热所发的，原子和分子在某些情况下也会发连续光谱。
2、波数p243、谱线系p25(m < n , m = 1,2,3…)，表示第m 条谱线到第n 条谱线的能量差；对于氢原子，Z = 1。
R 是里德伯常数，它由11/e R R m M∞=+确定，其中M 是原子核质量，m e 是绕核旋转的电子的质量.对于氢原子，R H = 1.09677576×107 m -1。
m = 1时的谱线系称为赖曼系；m = 2时的谱线系称为巴耳末系； m = 3时的谱线系称为帕邢系； m = 4时的谱线系称为布喇开系； m = 5时的谱线系称为普丰特系。
4、原子的能量p29：2hcRE n=-5、氢原子半径p3021n r a Z =，2012244h a meπεπ=.对于氢原子，a 1 = 0.529166×10-10m.6、氢原子能级p31212Z E E n =，2412202(4)me E hππε=-.对于氢原子，E 1 = -13.59 eV . 7、折合质量p39若不满足m << M ，则计算时的质量m 需要使用折合质量MmM mμ=+.8、电离电势（ionizing potential ）p46在赖曼系中取n = ∞求得，则电离电势为.9、激发电势（excitation potential ）p42原子由第m 条谱线激发到第n 条谱激发电势为.10、两个实验p42 p55：（1）夫兰克—赫兹实验证明原子能级的存在（2）史特恩—盖拉赫实验证明原子空间取向的量子化第三章 量子力学初步1、光子的能量p78E h ν=2、德布罗意（de Broglie ）波长p79h pλ=3、不确定性原理（Uncertainty principle ）p82/2p x ∆∆≥， /2E t ∆∆≥4、薛定谔方程（Schrodinger equation ）p89定态薛定谔方程（time-independent Schrodinger equation ）：5、球坐标下的薛定谔方程p1046、波函数必须满足的三个条件：有限；连续；单值（唯一） 7、五个量子数主量子数n = 1, 2, 3 ···角量子数l = 0, 1, 2 ··· (n - 1)角量子数在z 轴的分量（磁量子数）m l = 0, ±1, ±2, ··· ±l 自旋量子数s = 1/2自旋量子数在z 轴的分量m s = ±1/2第四章 碱金属原子和电子自旋1、四种线系2、锂(Li)3、钠(Na)4、碱金属的光谱项表达式*22(Δ)R RT n n ==- 5、原子实的极化和轨道贯穿使电子的能级偏低，其中轨道贯穿影响较大。
原子物理学总复习指导
原子物理学总复习指导
一、名词解释：同位素，类氢离子，电离电势，激发电势，量子化通则，原子
空间取向量子化，对应原理，有效量子数，原子实极化，轨道贯穿，有效
电荷数，电子自旋，电子态，原子态，电子组态，LS耦合，jj耦合，泡利原理，原子的磁距，塞曼效应;
二、数据记忆：玻尔半径，氢原子基态能量，里德堡常数；
三、著名实验的内容、物理意义及解释：α粒子散射实验，夫兰克—赫兹实验，
史特恩—盖拉赫实验，碱金属光谱的精细结构，塞曼效应；
四、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，玻尔氢
原子光谱理论的建立，激光原理；碱金属原子与氢原子能级和光谱异同；
五、计算公式：氢原子光谱线系，玻尔理论能级公式、波数公式，索末菲椭圆
轨道半长轴、半短轴公式及量子数的取值，量子力学的角动量表达式及量
子数取值（l，s，j，m），LS耦合，jj耦合，朗德间隔定则，g因子，Mg 计算；
六、谱线跃迁图：精细结构，塞曼效应；电子态及组态、原子态表示，选择定
则；
七、计算题：以布置习题为主，对计算方法熟练掌握。
能级，光谱，谱线系。
八、能力发挥（占总分10%以内）：如玻尔速度，为何要计算g因子，量子力
学知识，元素周期表知识，莫塞莱定律如何推导等。
考题类型及分值：名词解释20分，5个；填空和选择题共20分，10个；简答题25分，5个；计算题35分，3个。
（发挥题10分以内，另计）。
原子物理期末复习
《原子物理学》(Atomic Physics)
期末复习
三、玻尔理论
概念。 三个假设：定态假设、频率条件、角动量量子化。 玻尔第一轨道半径、氢原子基态能量（记忆）。 精细结构常数 四、线系限 含义（结合里德伯公式）。对应的能量就是电离能。 相关计算。 里德伯常数的变化特点。
1 4 0hc 137
一、单选题
二、填空题
（2X15=30分）
（2X10=20分）
三、判断题
四、计算题
（2X10=20分）
（10X3=30分）
《原子物理学》(Atomic Physics)
期末复习
第四章 原子的精细结构：电子的自旋
一、碱金属原子光谱（以锂原子光谱为例） 主线系 第二辅线系 第一辅线系 柏格曼线系 碱金属光谱项
p
% n 2S nP
% n 2P nS
n 2,3,L n 3, 4,L n 3, 4,L
期末复习
二、泡利不相容原理
1、概念表述。 2、四量子数的取值及各状态下波函数的数量 3、同科电子形成的原子态特点 三、元素周期表 1、原子核外电子排布规律。 2、每个壳层能容纳的最大电子数。 3、基态的原子态符号。 4、利用洪特定则判断原子基态原子态。
《原子物理学》(Atomic Physics)
s
d
% n 2 P nD
f
% n 3D nF
n 4,5,L
T R n*2
各个线系的名称以及对应的跃迁 计算相应的波长、线系限、电离能、光谱项、量子缺等。
《原子物理学》(Atomic Physics)
期末复习
二、角动量量子数、磁量子数的计算
v v v J S L
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制作单位：泰山学院物理与 电子工程学院
主讲: 闫专怀
2011年
❖原子物理学的研究对象
物理学是研究物质运动的一般规律和物 质的基本结构的一门学科。
原子物理学作为物理学的一个分支，是关于物质 微观结构的一门学科，研究对象是物质结构的一 个层次——原子，主要研究原子的结构与性质。
第一章 玻尔的氢原子理论
)2
d
sin 4
2
N — 单位体积内的原子数。Nt — 单位面积内的原子数。
E — 入射α粒子的动能。 dΩ = sinθdθdφ
原子核的大小：原子核半径的数量级为10-15~10-14m范围。
2、氢原子光谱的一般规律
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
1 R( m2
2、波长λ= 80nm的紫外光线照射基态氢原子， 能否使之电离？若能够电离，电离出来的电子 的初速度有多大？
3、计算氢原子巴耳末系的谱线波长范围
第二章 碱金属原子和电子自旋
一、基本要求 1、理解碱金属原子光谱的规律和能级 2、掌握碱金属原子定态能级结构 3、理解碱金属原子光谱精细结构的规律 4、掌握电子自旋与轨道的相互作用规律
修正项⊿x为正值，对于x（即l），相同的光谱项， ⊿x相同。 且随着l的增大而迅速减小到零（与椭圆轨道相对应，l增大， 椭圆轨道越接近园轨道，贯穿作用越小，则⊿x越小。
2、史特恩—盖拉赫实验 史特恩—盖拉赫实验证实了电子有自旋。
S 1 at2 1 dB ( l )2 cos
2 2m dz v
S — 显示屏上的偏转距离。μ— 磁矩。 v — 原子纵向速度；L — 不均匀磁场的纵向距离。
⑶ 激光原理
受激辐射、粒子数反转。 产生激光的条件：实现粒子数反转。 激光的特性：良好的相干性、良好的单色性、
二、基本内容
1、碱金属原子光谱规律和能级
碱金属光谱项nx（Tnx）的定义：
nx
R (n x )2
R n2
物理意义：nx是与主量子数n，角量子数l（代号x，l=0、 1、2、… 分别标记为s、p、d…）相对应的原子定态的 光谱项。R是里德伯常数。
n n 是有效量子数，通常比主量子数n略小。
原子半径的数量级为10-10m。 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
ctg
2
4
0
Mv2 2Ze2
b
k
2E q1q2
b
b — 瞄准距离
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
Nt (
Ze2 Mv2
良好的方向性、极高的亮度。 三个基本物理因素：激活物质（工作物质）、
激励电源、 光学谐振腔。
三、问题讨论
1、为什么在玻尔的氢原子理论中，忽略了原子内粒子间 的万有引力作用？
答：因为氢原子内的粒子间的万有引力远小于库仑力，所以忽略不
计。氢原子中电子与原子核的万有引力为：
F引
G
m1m2 r2
6.67
1 n2 )
— 广义的巴尔末公式
m = 1、2、3、4… ，对每一个m，n=m+1、m+2…， 构成一个谱线系。R — 里德伯常数。
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）
对氢原子，主要涉及到计算氢原子谱线的波长、 原子能级、能级跃迁等。
1、⑴ 欲使处于基态的氢原子电离，应最少用多大能量的 电子轰击氢原子？ ⑵ 若用12.9ev的电子轰击处于基态的氢原子，试确定 氢原子所能达到的最高能级，以及退激时最多可能有 几条谱线发射？
⑶ 氢原子由上述最高能级直接跃迁回基态，发出的光子 的波长为多少？
10
11
9.31
10
31 1.67 r2
10
27
1.0110 67
1 r2
氢原子中电子与原子核之间的库仑引力为：
F电
K
q1q2 r2
9
10
9
(1.6
10 r2
19
)2
2.310 26
1 r2
比较可得
F电 / F引 10 40
可见 F电＞＞F引
四、例题
……
原子光谱的一般公式： ~ T (m) T (n)
不同原子有不同形式的光谱项T（n），氢的光谱项是 n是整数。
R n2
3、玻尔的氢原子理论
玻尔理论的三个基本假设：
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
⑵ 氢原子的能级公式：
其中
En
2 2me4 (4 0 )2 h2n2
E1 n2
13.6 n2
ev
n = 1、2、3…
E1
2 2me4 (4 0 )2 h2
13.6ev
是基态。n ﹥1是激发态。
当n→∞时，E→0。此时氢原子处于电离状态。
⑶ 氢原子光谱：
h hc~ En Em
一、基本要求 1、理解卢瑟福的原子有核模型。 2、理解氢原子光谱的实验规律。 3、理解玻尔的氢原子理论。 重点：玻尔的氢原子理论
二、基本内容
1、卢瑟福的原子核式模型
原子中的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子中央 一个很小的体积内，称为原子核。原子中的电子在核的 周围绕核运动。这就是原子的核式模型。
h
⑶ 角动量量子化条件：Pφ= mrv = n h/2π ，n = 1、2、3…
玻尔理论的几个结论：
⑴ 氢原子中电子的轨道半径：
rn
4 0n2h2 4 2me 2
0h2 me 2
n2
n2a1
a1
0h2 me 2
0.529 10 10 m
0.529 A0
n = 1、2、3… 玻尔半径
~
En Em hc
E1 hc
(
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 m2
1 n2
)
与实验规律相比
~
1 R( m2
1 n2
)
得
R
E1 hc
me4
8 0 2 h3c
1.0973731107 m1
氢原子能级能量与对应光谱项关系式：
En
hcT (n)
hcR n2
几个实验：
1、夫兰克—赫兹实验
夫兰克—赫兹实验的物理意义：为原子的量子化能级的存在给出了 直接的实验验证。要理解几个概念：基态、激发态、第一激发电势、 电离、电离电势、第一电离电势。