3rd.原子与分子物理
物理化学和原子分子发展史
物理化学和原子分子发展史物理化学，顾名思义，是物理学和化学的交叉学科。
作为一门基础科学，物理化学对于现代科技的发展起到了巨大的推动作用。
而物理化学的发展和演变也同样成为了科学史上的一个重要篇章。
早在古代，化学家就开始对化学反应进行了系统的研究。
但是直到18世纪后期，才真正有了物理化学这个概念。
当时，吉布斯提出了热力学原理，随着热力学的发展，物理化学的领域逐渐扩大，包括热化学、电化学、介质物理化学等。
相信在今天，大多数人都已经听说过热力学和电化学了，这都是物理化学研究范畴中的重要内容。
而在原子分子领域的研究，则需要回到19世纪后期。
当时，科学家们已经知道，所有的物质均是通过原子和分子组成的。
而原子和分子所具有的性质，则是原子分子科学研究的重点。
根据量子力学，在原子结构的研究中，最主要的意义在于了解原子以及分子内部的电子结构。
而在分子的研究中，相对于原子而言，化学家更加感兴趣的点在于分子内原子间的力学作用以及分子内部的结构和运动。
从物理化学和原子分子学的发展历程来看，研究前沿的多年间涌现出了许多学科基础和技术成果，其中主要有：1.化学周期表：这是化学史上最重要的发明之一，周期表的发现可以使我们更加深入地了解元素间的联系和周期性变化规律。
2.相对论：这个概念是爱因斯坦的创造，通过相对论研究，我们了解到质量与能量的关系，以及光的行为特征。
相对论的发现对于理论物理学的发展起到了许多重要的推动作用。
3.量子化学：这是原子分子科学中最为关键的一个部分。
通过量子力学的特殊理论和计算方法，化学家可以对原子与分子结构进行详细的解析，可以预测分子间的相互作用发生变化的概率，并可以制备更多新型材料。
4.光谱学：分子的研究离不开光谱学，通过对光谱的研究，化学家们可以来推断一个分子的积分，进而将这个分子分离出来，以及其化学反应的过程。
总而言之，在物理化学发展和原子分子学的研究中，科学家们获得了许多重要的成果，这些成果不仅深刻地揭示了基础的物理化学和原子分子理论，而且为纳米材料、生物材料、多级材料和新型能源材料的开发奠定了坚实的基础。
高三物理总结原子与分子物理
高三物理总结原子与分子物理原子与分子物理是高中物理课程的重要内容之一，涉及到物质的微观结构和性质。
通过对原子和分子的认识，可以更好地理解物质的性质和变化规律。
本文将对高三物理中的原子与分子物理进行总结与归纳。
一、原子的基本结构原子是构成物质的基本单位，由原子核和电子组成。
原子核由质子和中子构成，质子带正电荷，中子不带电荷。
电子带负电荷，绕原子核运动。
二、元素与原子序数元素是由具有相同质子数的原子组成的纯物质。
元素的原子序数等于原子核中的质子数。
根据元素的原子序数，元素可以按一定顺序排列，形成元素周期表。
三、同位素同位素是指质子数相同、中子数不同的原子，它们具有相同的化学特性，但物理性质有所差异。
同位素广泛应用于医学、工业和科学研究等领域。
四、分子的组成分子是由两个或多个原子通过化学键结合而成的，可以是同种元素的原子组合，也可以是不同元素的原子组合。
五、化学键的种类化学键是原子之间的连接方式，常见的化学键有共价键、离子键和金属键等。
共价键是通过电子的共享形成的，离子键是由正、负电荷之间的相互吸引形成的，金属键是金属原子的电子云共享形成的。
六、离子化合物与分子化合物离子化合物是由正、负离子通过离子键结合而成的，分子化合物是由共价键连接的分子组成的。
离子化合物通常具有高熔点和良好的导电性，而分子化合物通常具有较低的熔点和离子化合物相比较差的导电性。
七、化学方程式与化学计量化学方程式用于表示化学反应，包括反应物、生成物和反应条件等信息。
化学计量是指反应物与生成物之间的摩尔比例关系，通过化学计量可以计算物质的摩尔质量和化学计量比。
八、摩尔与摩尔质量摩尔是物质的计量单位，表示1摩尔物质包含的基本单位数量。
摩尔质量是指单位摩尔物质的质量，可以通过元素的原子质量累加得到。
九、气体的状态方程气体的状态方程可以描述气体的体积、压强和温度之间的关系。
理想气体状态方程为PV=nRT，其中P表示气体的压强，V表示气体的体积，n表示气体的摩尔数，R为气体常数，T表示气体的温度。
《原子分子物理导论》课程教学大纲
《原子分子物理导论》课程教学大纲课程名称：原子分子物理导论课程类别：专业选修课适用专业：物理学考核方式：考查总学时、学分：32 学时 2 学分其中实验学时：0 学时一、课程性质、教学目标《原子分子物理导论》是在物理学专业基础课《原子物理》以及专业主干课《量子力学》基础上开设的一门物理学专业选修课。
本课程在着重阐述物理概念和规律，力求说理清楚、重点突出，在《原子物理》的基础上进一步介绍原子分子物理学相关的基础知识，了解原子分子物理领域的研究前沿和进展。
通过本课程应使学生建立更为丰富的微观世界物理图像，培养学生的抽象思维能力、分析问题和解决问题的能力，激发学生对原子分子物理学研究前沿的兴趣。
本课程是拓展学生对原子分子物理领域认识的重要基础。
课程教学目标为：课程教学目标1：使学生了解原子分子物理学的主要研究内容，以及原子分子物理领域的研究前沿和进展，开拓学生的视野，引导学生善于思考、乐于探索，培养其良好的科学素养。
课程教学目标2：在原子基态结构的基础上进一步了解原子的激发态结构以及分子的能级结构，拓展学生的知识体系，为将来从事物理学教学工作奠定扎实的基础。
课程教学目标3：在学习过程中，引导学生了解原子分子物理领域的研究方法，激发学生的求知欲，提高学生分析问题和解决问题的能力。
重点：原子的低激发态结构、双原子分子的能级结构难点：原子和分子的电子态五、课程教学方法与教学手段教学方法：讲授式教学方法、讨论式教学方法、问题导向式教学方法、探究式教学方法等教学手段：多媒体辅助教学、网络教学平台辅助教学六、课程教学内容第一章原子分子物理的主要研究内容（10学时）1．教学内容（1）电子、原子分子及离子碰撞；（2）团簇；（3）强场效应；（4）原子分子测控；2．重、难点提示(1)原子分子物理的发展及研究内容第二章原子的激发态结构（8学时）1．教学内容（1）中心力场近似和电子组态；（2）碱金属IA族、IB族和IIIA族原子；（3）碱土金属IIA族、IIB族原子；（4）高激发态简述；2．重、难点提示（1）中心力场近似；（2）原子的低激发态结构；第三章分子的能级结构（14学时）1．教学内容（1）玻恩-奥本海默近似和分子势能函数；（2）双原子分子的转动和振动结构；［4］《原子结构与光谱》（第1版），芶秉聪，吴晓丽，王菲编，国防工业出版社，2007年；［5］《量子力学教程》（第2版），曾谨言编，科学出版社，2008年；［6］《物理学前言问题》（第1版），王顺金编，四川大学出版社，2005年；［7］《结构化学基础》（第5版），周公度，段连运编，北京大学出版社，2017年；［8］《强激光场中的原子、分子与团簇》（第1版），刘杰，夏勤智，傅立斌编，科学出版社，2014年；［9］《分子结构和分子势能函数》（第1版），朱正和，俞华根编，科学出版社，1997年；。
原子与分子物理学的基本概念
原子与分子物理学的基本概念在自然科学领域中，原子和分子是重要的概念，这两个概念的产生和发展是对我们理解物质基本结构非常重要的线索。
在原子和分子物理学这一学科中，研究基本单元——原子和分子的物理性质和内部结构。
本文将从原子和分子这两个概念的产生和历史背景、原子和分子物理学的基本概念、研究方法和物理性质等方面进行论述。
一、原子和分子的产生与历史背景1. 原子的产生原子这个概念可以追溯到古希腊时期，著名的哲学家德谟克利特在公元前460年至370年之间提出了原子学说。
根据他的理论，所有物体均由一些基本的不可分割物质构成，这些不可分割物质就是原子。
也就是说，原子是所有物质的最小单位。
另一位对原子学说有贡献的科学家是英国的道尔顿。
他在化学反应中发现了元素的比例关系，并在1808年提出了元素之间是由原子组成的学说。
这也是否定了舍伍德等人提出的质量比定律，推动了化学定量分析的发展。
到了19世纪，原子学说的研究更加深入，随着热力学、统计物理学和量子力学的发展，人们对原子的认识也在不断提高。
2. 分子的产生分子这一概念的出现比原子稍晚一些。
19世纪初，随着化学家对物质进行反应的研究，发现很多元素或化合物是由不同的“分子”构成的，并且它们之间的化学反应通常也是分子之间进行的。
因此，化学家们引入了“分子”这一概念。
在分子的研究中，物理学的成就对其发展有重要作用。
19世纪末至20世纪初，统计物理学、热力学和动力学理论的发展为分子的研究提供了非常重要的方法和工具。
二、原子和分子物理学的基本概念原子和分子是原子物理学和分子物理学的基本单位。
它们的内部结构和相互作用是这两个领域研究的重点。
1. 原子的内部结构和性质原子是由质子、中子和电子三种粒子构成的。
质子和中子位于原子核中，电子则绕着原子核运动。
原子中的质子决定了原子的原子序数，它们的数量多少决定了原子的元素种类。
而电子则决定了原子的化学性质，它们的运动状态和分布情况影响着原子的电性质和磁性质等。
原子-分子论 物理学科领域术语
原子-分子论物理学科领域术语原子-分子论（Atomic-Molecular Theory）是物理学中的一个基本理论，它描述了物质由微小的、不可再分的粒子组成的结构。
这个理论是化学、物理、材料科学等领域的基础，对于我们理解物质的性质和行为至关重要。
原子-分子论最早由古希腊的哲学家德谟克利特（Democritus）提出，但直到19世纪末，当时的物理学家们才通过实验证据确认了这一理论。
根据原子-分子论，物质是由原子和分子构成的，原子是最小的、不可再分的粒子，而分子由多个原子组成。
不同的元素由不同类型的原子组成，而不同的化合物由不同类型和数量的原子组成。
原子-分子论为我们解释了许多物质的性质和现象。
例如，当我们加热水时，水分子中的氢键会断裂，水分子逐渐转变为水蒸气的原子。
当我们冷却水蒸气时，水蒸气中的水分子原子会重新结合成液态的水分子。
原子-分子论也可以解释物质的化学反应，当不同类型的原子重新排列形成新的分子时，会发生化学反应。
原子-分子论还有助于我们理解物质的宏观性质。
例如，根据原子-分子论，固体的稳定性源于原子或分子之间的相互作用力，液体的流动性源于原子或分子之间的相对运动，气体的可压缩性源于原子或分子之间的间距较大。
这些性质的理解有助于我们设计新的材料和改进现有材料的性能。
原子-分子论还解释了热力学和统计物理学中的概念。
根据原子-分子论，温度是物质中原子或分子的平均动能的度量。
热力学中的热容量和热传导也可以通过原子或分子的运动来解释。
统计物理学中的概率分布和微观状态的计数也可以通过考虑原子或分子的运动来解释。
原子-分子论的发展也推动了现代科学和技术的发展。
例如，原子-分子论有助于我们理解材料的电子结构，从而推动了电子学和半导体技术的发展。
原子-分子论还有助于我们理解光的性质，从而推动了光学和激光技术的发展。
原子-分子论还为化学合成和分析技术提供了基础。
原子-分子论是物理学中的重要理论，它描述了物质的微观结构和性质。
原子与分子物理化学
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理论研究的结果可以用来解释实验现象，预测新现象，并为实验研究提供理论指导。
理论研究是理解分子碰撞过程的另一种重要手段，通过建立理论模型可以对分子碰撞过程进行更深入的分析和研究。
原子分子物理学
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STEP 03
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原子内部存在不同能级的电子，当原子吸收或释放能量时，电子从一个能级跃迁到另一个能级，产生光谱线。
当原子受热或放电等激发时，电子从较高能级跃迁到较低能级，释放能量形成光谱。根据激发方式不同，可分为明线光谱和连续光谱。
发射光谱
当光线通过物质时，物质吸收特定波长的光，形成暗线或暗带。吸收光谱可用于分析物质的组成和结构。
汇报人：
2023-12-31
原子与分子物理化学
目录
原子与分子物理概述原子光谱学波谱学分子碰撞原子分子物理学分子光谱
原子与分子物理概述
原子结构
原子的结构由质子数、中子数和电子数决定。原子的电子数等于质子数，原子的质量主要集中在质子和中子上。
分子结构
分子的结构由化学键的类型和数量决定。分子中的原子通过共价键、离子键或金属键结合。分子的形状和大小取决于其组成原子的电子排布和相互作用的类型。
近代物理实验之原子分子物理课件
2 2 Dk D ,b k ,a
2 2 D2k 1, Dk 4 f 2 d ,
加磁场后的干涉圆环 未加磁场时的干涉圆环
3S 1 B 0
Hg 546.1nm
B0
m2 m2 g 2 1 2 0 0 1 2 m1 m1 g1 2 3 1 32 0 0 1 3 2 2 3
观测，线为圆偏振光。
实验1 塞曼效应实验
2.用法布里-珀罗标准具观察到的实验现象 我们做实验时汞的 =546.1nm谱线分裂的波长差 约为=0.01nm，要观察和测量这样小的波长差普通 的光谱仪（如：棱镜光谱仪、光栅光谱仪）是不能胜 任的，必须采用分辨本领高的光谱仪，如法布里 - 珀 罗标准具、迈克尔逊阶梯光栅等，本实验采用法布里
实验1 塞曼效应实验
1.6 实验内容和要求
掌握实验原理和方法，从垂直于磁场和平
行于磁场两个方向观察汞的 546.1nm 谱线的塞
曼分裂现象，再从垂直于磁场方向测量分裂谱
线的波数差并计算电子的荷质比。
提示：(1) d = 1.76 mm (2) = 546.1 nm
实验2 电子自旋共振
证实了电子具有自旋磁矩和自旋 磁矩在外磁场中的空间取向量子化， 可获得有关物质微观结构的信息。
1 2 34 5 678 9
实验1 塞曼效应实验
沿垂直于磁场方向观测， 线 为振动方向平行于磁场的线 偏振光；沿平行磁场方向观 测不到线。 当 ∆ m=±1 时，产生 6 条
当 ∆ m=0 时，产生 3 条 线。
线。沿垂直于磁场方向观测，
线为振动方向垂直于磁场的
线偏振光；沿平行磁场方向 图1-2 塞曼效应中光的偏振态
矩与外磁场的作用引起原子能级的变化：
原子与分子的探索原子物理与量子化学的研究
原子与分子的探索原子物理与量子化学的研究原子与分子的探索原子物理与量子化学的研究随着科学技术的不断发展，对于微观世界的探索取得了巨大的进展。
在这个过程中，原子和分子成为了科学家们关注的焦点。
原子物理和量子化学的研究为我们揭示了微观世界的奥秘，为现代科学的发展提供了不可或缺的基础。
本文将以实验和理论两方面，探讨原子与分子的探索以及原子物理与量子化学的研究。
一、原子与分子的探索1. 元素周期表的发现与发展19世纪中叶，化学家们开始系统地研究元素及其相互关系。
俄国化学家门捷列夫首次提出了元素周期律的概念，这一发现为系统地研究原子和分子打下了基础。
随后，英国化学家门德里夫提出了一种更为完整的元素周期表，并进一步揭示了元素间的周期性规律。
2. 波尔模型与原子核结构1913年，丹麦物理学家波尔提出了波尔模型，该模型成功解释了氢原子光谱现象。
波尔的模型认为，电子绕核在离散的能级上转跃，释放或吸收能量会导致光谱发射或吸收线的出现。
这一模型进一步推动了原子物理的发展，为解释更复杂原子的结构奠定了基础。
3. X射线衍射与晶体结构1912年，德国物理学家劳厄首次观察到了晶体的X射线衍射现象，这一发现为晶体结构的解析提供了重要的工具。
后来，英国物理学家布拉格兄弟提出了X射线衍射的理论，成功解析了一系列晶体的结构，使得我们对分子的组成和结构有了更深入的理解。
二、原子物理与量子化学的研究1. 量子力学的兴起20世纪初，原子物理进入了量子力学时代。
德国物理学家普朗克提出了量子化假设，即能量不是连续的，而是以量子的形式存在。
接着，丹麦物理学家波尔与德国物理学家海森堡等人发展出了量子力学理论，成功解释了微观世界中的许多现象，如能级跃迁、粒子的波粒二象性等。
2. 原子核结构的研究随着科技的进步，科学家们对原子核结构进行了深入的研究。
通过粒子加速器和探测器的应用，科学家们获得了关于原子核内部组成和相互作用的重要信息。
这些研究为我们理解核反应、核能等提供了基础，也推动了核物理学的发展。
原子与分子物理 研究方向
原子与分子物理作为物理学的一个重要分支，研究方向主要包括但不限于以下方面：1. 原子结构与光谱学：- 研究原子内部电子的能级结构，通过分析原子光谱探索电子在原子内部的行为模式和量子化规律，包括精细结构、超精细结构和兰姆移位等。
2. 分子结构与振动光谱：- 分析分子的电子结构、几何构型、转动和振动特性，通过红外光谱、拉曼光谱、紫外-可见光谱等手段研究分子的振动和转动光谱，揭示分子内部的动态过程。
3. 分子碰撞与反应动力学：- 研究原子与原子、原子与分子、分子与分子之间的碰撞过程，包括弹性碰撞、非弹性碰撞以及化学反应的动力学过程，探究碰撞能量、角度、碰撞体系等因素对反应概率和速率的影响。
4. 分子团簇与低维物理：- 分析少原子数量组成的分子团簇的结构、稳定性、电子性质以及光学性质，研究由少数原子组成的二维和三维结构的物理性质和量子效应。
5. 量子信息与量子计算中的原子分子物理：- 探讨原子和分子作为量子比特的可能性，研究如何利用原子和分子的量子态实现量子信息的编码、存储和传输，以及构建量子计算机的硬件基础。
6. 冷原子与量子调控：- 研究极低温条件下（接近绝对零度）的原子、分子系统，包括玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）、费米气体等奇异物态，并探讨如何对其进行精确操控，以实现对量子态的主动调控。
7. 强场物理与非线性光学：- 在强激光场作用下，研究原子和分子的电离、解离、高次谐波产生等非线性效应，以及这些效应在超快光学、阿秒科学等领域的应用。
8. 计算原子与分子物理：- 利用量子力学理论和数值方法，如密度泛函理论（DFT）、多体薛定谔方程求解、蒙特卡洛模拟等，进行原子与分子系统性质的理论预测和计算模拟。
这些研究方向共同构成了原子与分子物理学科丰富而宽广的研究领域，对于材料科学、化学、生物物理、信息科学以及基础物理等诸多领域都有着深远的影响。
原子与分子物理专业介绍
原子与分子物理专业介绍原子与分子物理专业是物理学的分支领域之一，关注的是原子和分子的结构、性质、相互作用及其在物质世界中的应用。
原子和分子是物质的基本构成单位，从微观层面研究它们的行为和相互作用，可以深入了解物质的宏观特性，同时也对解决许多实际问题有很大的帮助。
原子与分子物理专业的学习内容包括原子结构、原子能级、化学键的形成和断裂、分子集体运动、原子和分子的光谱学、相互作用和反应等。
同时，也涉及到量子力学、量子场论、原子物理学和分子物理学的理论基础和实验技术等方面的知识。
在学习过程中，学生需要掌握基本的物理学和数学知识，如热力学、电磁学、微积分和线性代数等。
在实际应用中，原子与分子物理专业的毕业生可以在化学、材料科学、生物学、能源等领域中找到就业机会。
他们可以从事纳米技术、新材料研发、光电子设备设计、药物开发等方面的工作。
此外，原子与分子物理专业的毕业生还可以选择继续深入研究，攻读硕士和博士学位，成为研究人员或教师。
在学习原子与分子物理专业时，需要掌握的一些核心知识包括：1. 原子结构与能级原子由电子、质子和中子组成，其中质子和中子组成原子核，而电子以一定的能级分布在原子核周围。
了解原子结构和能级分布可以帮助我们理解化学键的形成和化学反应的机理，以及在光谱学中的应用。
2. 分子结构和化学键分子是由两个或多个原子组成的结构单元，它们通过化学键相互连接。
了解化学键的形成和断裂可以帮助我们理解材料的性质和化学反应的机理，对于研究新材料和制药等领域有着很重要的作用。
3. 原子和分子光谱学原子和分子在吸收和发射光辐射时会产生特定的光谱线，光谱学研究这些现象，可以帮助我们分析物质的结构和成分，同时也在光电子应用中有着广泛的应用。
原子和分子之间的相互作用是物质世界中重要的现象之一，包括分子间的静电作用力、分子间的范德华力、原子间的核力等。
了解原子和分子相互作用的机制和特点可以为物质科学和化学工程领域提供科学依据。
高三化学选修三第二节知识点
高三化学选修三第二节知识点在高三化学选修三的第二节课中，我们将学习有关原子与分子结构的内容。
原子与分子是化学研究的基本单位，了解它们的结构和性质对于理解化学反应和物质变化过程具有重要意义。
一、原子的结构原子是物质组成的基本单位，由电子、质子和中子组成。
电子带负电荷，质子带正电荷，中子是电中性的。
原子的核心由质子和中子组成，电子以轨道的形式绕核心运动。
科学家以德布罗意的电子波动说为基础，研究了原子的结构。
根据电子的波动性质，提出了原子的量子力学模型。
根据量子力学模型，我们知道原子的电子是在不同的能级上运动的。
这些能级以数字和字母表示，例如1s, 2p等。
二、分子的结构分子是由原子通过共价键连接而成的。
当两个或多个原子共享电子时，形成了化学键，这一过程称为共价键形成。
共价键的类型包括单键、双键和三键，取决于共享的电子对数。
著名的物质分子，如水分子（H₂O）、二氧化碳分子（CO₂）以及甲烷分子（CH₄）等，它们的结构都可以通过共价键来描述。
分子的结构对于物质的化学性质和物理性质有着重要的影响。
三、原子轨道和电子排布原子轨道是描述电子运动的数学模型。
根据量子力学的原理，我们可以根据原子的能级和角动量量子数来确定轨道的形状和排布。
根据泡利不相容原理和洪特规则，我们可以了解到不同能级和轨道上电子的排布规律。
根据泡利不相容原理，每个电子的四个量子数（主量子数n、角量子数l、磁量子数ml和自旋量子数ms）不能完全相同。
洪特规则则告诉我们，填充电子的顺序是先填充能量低的轨道，再填充能量高的轨道。
四、化学键与分子结构化学键是分子内各种原子之间的电子互相作用产生的。
根据化学键的形成过程，化学键可以分为离子键和共价键。
离子键是由正负离子之间的静电作用力形成的，如氯化钠中的氯离子和钠离子。
共价键是由原子之间电子的共享形成的，如氢气（H₂）中的氢原子之间的共价键。
分子的结构是由化学键的种类和排布决定的。
根据分子的几何结构，我们可以将分子分为线性分子、稳定分子和非稳定分子等。
2024-2025学年高二物理选择性必修第三册(鲁科版)教学课件第4章第2节原子的核式结构模型
原子核式结构模型示意图
高中物理 选择性必修第三册 第4章 原子结构
露珠
原子核体育场Fra bibliotek原子高中物理 选择性必修第三册 第4章 原子结构
本课小结
一 α粒子散射实验 二 原子的核式结构模型
高中物理 选择性必修第三册 第4章 原子结构
当堂检测
1. 如图所示为卢瑟福α粒子散射实验装置的示意图，图中的显微镜可在圆周轨道上转 动，通过显微镜前相连的荧光屏可观察α粒子在各个角度的散射情况。下列说法中正确
的是（ C ）
A.在图中的A、B两位置分别进行观察，相同时间内观察到屏上的闪光次数一样多 B.在图中的B位置进行观察，屏上观察不到任何闪光 C.卢瑟福选用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似 D.α粒子发生散射的主要原因是α粒子撞击到金原子后产生的反弹
解析:A错：放在A位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数最多，说明大多 数α粒子基本不偏转，可知金原子内部很“空旷”。 B错：放在B位置时，相同时间内观察到屏上的闪光次数很少，说明少数α粒子 发生大角度偏转，可知原子内部带正电的体积很小。 C对：用不同金属箔片作为α粒子散射的靶，观察到的实验结果基本相似。 D错：主要原因是α粒子与金原子核间的库仑力作用，从而出现偏转。
高中物理 选择性必修第三册 第4章 原子结构
3. 根据卢瑟福的原子核式结构模型，下列说法中正确的是（ D ）
A.原子中的正电荷均匀分布在整个原子范围内 B.原子中的质量均匀分布在整个原子范围内 C.原子中的正电荷和质量都均匀分布在整个原子范围内 D.原子中的全部正电荷和几乎全部质量都集中在很小的区域内
解析：A对，D错：α粒子散射实验的现象是：绝大多数α粒子几乎不发生偏转；少数α粒子发生了较大角度的偏转； 极少数α粒子发生了大角度偏转（偏转角度超过90°，有的甚至几乎达到180°，被反弹回来），是卢瑟福建立原子 核式结构模型的重要依据。 B错：根据α粒子散射实验，卢瑟福提出了原子核式结构模型的假设，从而否定了汤姆孙原子模型。 C错：发生α粒子偏转现象，主要是由于α粒子和原子核之间作用的结果。
2024-2025学年高二物理选择性必修第三册(鲁科版)教学课件第4章第4节玻尔原子模型
高中物理 选择性必修第三册 第4章 原子结构
3．氢原子的能级结构图
高中物理 选择性必修第三册 第4章 原子结构
4．对能级图的理解
(1)能级图中n称为量子数，1 代表氢原子的基态能量，即量子数n＝1时对应
的能量，其值为－13.6 eV． 代表电子在第n个轨道上运动时的能量．
(2)作能级图时，能级横线间的距离和相应的能级差相对应，能级差越大，间
3.［多选］根据玻尔理论，下列说法正确的是（AB ）
A.原子处于定态时，虽然电子做变速运动，但并不向外辐射能量
B.氢原子的核外电子由较高能级跃迁到较低能级时，要释放一定频率的光子，电势能的减少量大
于动能的增加量
C.氢原子可以吸收小于使氢原子电离能量的任意能量的光子，因而轨道半径可以连续增大
D.电子没有确定轨道，只存在电子云
n
∞
5
4
3
E/eV
0
-0.54
-0.85
-1.51
2
-3.4
基态氢原子要跃迁到n=4的能级，应提供
ΔE=E4-E1=12.75eV
1
-13.6
高中物理 选择性必修第三册 第4章 原子结构
谢 谢！
引入
如图所示为分立轨道示意图．
(1)电子的轨道有什么特点？
(2)氢原子只有一个电子，电子在这些轨
道间跃迁时伴随什么现象发生？
提示：(1)电子的轨道是不连续的，是量子化的．
(2)电子在轨道间跃迁时会吸收光子或放出光子．
高中物理 选择性必修第三册 第4章 原子结构
一、波尔原子模型
1.经典理论的困难
（1）核式结构模型的成就：正确地指出了原子核的存
谱线条数为＝ =
原子-分子理论的历史发展
原子-分子理论的历史发展
原子-分子理论是物理学、化学和其他学科的基础。
它是
根据物质的组成、性质和变化而提出的假设，它认为物质是由原子和分子组成的，并且物质的性质和变化受其组成的原子和分子的排列结构以及它们之间的相互作用所决定。
历史上，原子-分子理论的发展有着悠久的历史。
原子-分子理论的历史可以追溯到古希腊时期，当时哲学
家庞德提出了“四元素”的概念，即“火”、“水”、“空气”和“土”，认为这四种物质是由这四元素构成的。
之后，古希腊化学家德勒兹（Democritus）提出原子学，认为宇宙中的物质是由无限
小的密度不一的“原子”构成的，这些原子不能再分解。
17世纪，英国科学家斯宾塞提出了“比例原子”理论，他
认为物质是由同类原子组成的，他认为物质之间的变化是由原子组成的比例发生变化引起的。
18世纪，法国化学家贝奈（Lavoisier）发现氧，以及空气由氧和氮组成，他还认为水由
氧和氢组成，他这样把空气、水和其他物质的组成都归结为氧和氮的混合物，而这些物质的性质又受其组成的原子比例的影响。
19世纪，英国化学家弗雷德里克提出了“分子”的概念，
他认为物质是由无限小的分子组成的，而这些分子又是由无限小的原子构成的，但不同的分子由不同的原子组成。
同时，他还提出了“分子团”的概念，他认为不同的分子团由不同数量的
分子组成，这样，物质的性质和变化就受到分子团组成的原子和分子之间的相互作用的影响。
物理学中的原子物理和凝聚态物理学
物理学中的原子物理和凝聚态物理学在自然科学领域中，物理学被认为是最基础的学科之一。
而物理学又包含了许多分支学科，比如：力学、电学、热学等等。
其中，原子物理和凝聚态物理学是两个比较重要的研究领域。
它们研究的是微观世界中微粒（如：原子、分子）的运动，以及它们如何组成宏观物质的规律。
本文将从物理学入手，探讨原子物理和凝聚态物理学这两个学科的研究内容和应用领域。
一、原子物理原子物理学是研究原子结构、原子谱线和原子碰撞等基础理论和实验，它用来解释许多重要的物理现象，如：能谱学、电介质迁移现象和等离子体物理学。
原子物理学内部领域很多，涵盖了原子的结构，原子中电荷的分布，原子的振动，自旋等等多个方面。
原子的结构是原子物理学的基础，它研究的是原子的成分和组成、各种原子元素的性质以及它们如何相互作用。
原子由电子、质子、中子组成，而电子是构成物质的基本粒子。
原子物理学最早是由约瑟夫·汤姆逊提出了原子模型，认为原子由电子和原子核组成，但随后由于发现了质子和中子等粒子，原子模型也相应地被及时地修正。
原子的振动和自旋也是原子物理中的重要研究内容。
原子具有波粒二象性，且它在气态状态下振动的方式和它的几何结构有很大的关系。
典型的振动包括电子的振动和原子中电荷的分布的振动。
而原子的自旋是指原子中电子围绕自己的轴向旋转速度。
自旋对原子的化学特性有着很大的影响，在光谱学、光子学和非线性光学研究时，自旋的作用也被广泛应用。
二、凝聚态物理学凝聚态物理学是研究物质如何组成凝聚物、凝聚物的特性以及凝聚物行为的科学。
它主要涉及的是凝聚态物理和材料物理学等若干个方面。
和原子物理不同的是，凝聚态物理更加注重物质的宏观形态和性质分析。
物质的状态分为固态、液态和气态等形态，凝聚态物理学主要关注的是固态物质中凝聚态的物理特性。
这些特性包括固体各种性质，如密度、电导率、热导率、摩擦系数等等。
凝聚态物理在新材料研发、半导体领域应用广泛，是当今信息科技、纳米科技等各领域的基础之一。
原子物理(ATOMIC PHYSICS)
原子光谱特点： 分立线光谱 波数可表示为两光谱项之差
玻尔氢原子理论
1．原子行星模型的困难
me
r
mN
v2 e2 me r 4π 0 r 2
2 1 1 e me v 2 2 2 4 π 0 r
2 2 1 e 1 e E me v 2 2 4π 0 r 2 4π 0 r
原子稳定性困难
hv En Em
h
吸收 发射
h
Em
频率规则
En Tn hc
En Em c hc
(3) 角动量量子化假设
电子定态轨道角动量满足量子化条件： me rn vn n
2 vn e2 me rn 4π 0 rn2 2
rn n a0
2
vn
c
n
n 1, 2, 3,
H 4340.5
H 4101.7 H 3970.1 H 3645.6
RH 4 B 1.0967758 107 m1
Tm Tn
Tn R n 2
光谱项
1916年 1885年
1908年 1922年 1924年
赖曼（Lyman）系（紫外区） 巴耳末（Balmer）系（可见光区）
电子加速运动辐射电磁波，能量不断损失，电子回转半径 不断减小，最后落入核内，原子塌缩。
原子寿命
1010 s
光谱分立性困难
v e 1 电子绕核运动频率 2πr 2π 4π 0 me r 3
电磁波频率等于电子回转频率，发射光谱为连续谱。 2．玻尔模型（1913年） 背景：能量子和光子假设、核式模型、原子线光谱
化学原子学说
1808年 Dalton 化学反应中，原子不可分解，性质不变；
原子物理和分子物理
原子物理和分子物理原子物理和分子物理是研究物质微观结构和性质的两个重要学科。
本文将分别介绍原子物理和分子物理的基本概念、研究内容和应用领域。
一、原子物理原子物理是研究原子及其内部结构、性质和相互作用的学科。
原子是物质的基本组成单位，由原子核和围绕核运动的电子组成。
原子物理主要研究原子的结构、能级、光谱和原子核的性质。
1. 原子结构：原子由质子、中子和电子组成。
质子和中子集中在原子核中，而电子以轨道形式围绕原子核运动。
原子的质量主要由原子核决定，而化学性质则主要由电子决定。
2. 原子能级：原子中的电子分布在不同的能级上。
每个能级对应一定的能量，电子可以在不同的能级之间跃迁，吸收或发射能量。
这种能量转移常常以光的形式表现，形成了原子的光谱。
3. 光谱：原子吸收或发射的光具有特定的波长和频率，形成了原子的光谱。
通过观察和分析光谱，可以研究原子的能级结构和性质。
光谱在天文学、化学分析和材料研究等领域有广泛应用。
4. 原子核物理：原子核是原子的中心部分，由质子和中子组成。
原子核物理研究原子核的结构、衰变和相互作用。
核反应在能源产生、核技术和医学诊断等方面具有重要应用。
二、分子物理分子物理是研究分子结构、性质和相互作用的学科。
分子是由两个或多个原子通过化学键相互连接而成的。
分子物理主要研究分子的结构、振动、旋转和光谱。
1. 分子结构：分子的结构由原子之间的键长、键角和键的旋转自由度等决定。
分子的结构对其性质和反应具有重要影响。
分子结构研究是有机化学和生物化学的基础。
2. 分子振动：分子内部原子的振动是分子物理的重要研究内容。
分子振动可以通过红外光谱等技术进行观测和分析，对分子的结构和性质进行表征。
3. 分子旋转：分子的旋转是分子物理中的另一个重要研究内容。
分子的旋转行为可以通过微波光谱等方法进行研究，对分子的结构和动力学性质有深入了解。
4. 分子光谱：分子吸收或发射的光谱与分子的能级结构和振动旋转有关。
通过研究分子的光谱，可以了解分子的结构和性质。
原子与分子物理研究基础课程
原子与分子物理研究基础课程
原子与分子物理研究基础课程包括以下内容:
1. 原子物理学：介绍原子的结构、性质和相互作用，包括原子的电子结构、能级、反应和辐射等问题。
2. 分子物理学：研究分子的结构、性质、相互作用和反应等问题，包括分子的电子结构、键长、键能、振动和热力学等问题。
3. 原子分子反应：介绍原子和分子的反应机制和反应动力学，包括反应截面、反应速率和平衡参数等问题。
4. 量子力学：介绍量子力学的基本原理和应用，包括原子和分子的量子力学描述、算符和波函数、量子态叠加和纠缠等问题。
5. 热力学：介绍热力学基本概念和应用，包括热力学循环、热力学第二定律、熵和热力学平衡等问题。
6. 分子光学：介绍分子的光谱学原理和应用，包括转动光谱、振动光谱、电子光谱和核光谱等问题。
7. 量子化学：介绍量子化学的基本原理和应用，包括分子的杂化、电子亲和势和电子排斥势、分子轨道和分子能量等问题。
8. 物质的性质：介绍物质的基本性质，包括电学性质、磁学性质、光学性质、热学性质等问题。
以上是原子与分子物理研究基础课程的一些重要内容，这些内容都是原子和分子物理学研究的重要基础和关键。
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• 目前，实验上制备原子或分子能够达到的超低温区域为K～nK量级，逐 步逼近绝对零度。 (1mK=10-3 K，1K=10-6 K，1nK=10-9 K)
2.飞秒激光场中分子激发、解离与电离动力学
3. 原子分子的结构与光谱
(1)研究分子在飞秒强激光场中电离质谱、光电子能 谱、离子成像和光电子成像。 (2)研究染料分子、生物分子在飞秒激光场中瞬态吸 收光谱和荧光光谱。探讨振动弛豫与内转换机理以及 溶剂化效应。 (3)研究外电磁场诱导的分子拉曼光谱。
4. 利用激光场控制分子的定向与取向
（1）利用飞秒激光脉冲和太赫兹脉冲操纵分子定向 与取向；分子定向与取向对其光解离和电离的影响。
四.招生人数与考试课程
1.招生人数: 计划招收硕士生6-8名 (具体名额由研究生院和物
理学院下达)。 2.考试课程（物理学一级学科）: 政治; 英语; 数学物理方法; 量子力学。
热烈欢迎2014届本科毕业生报考 原子与分子物理专业研究生！
谢谢!
2013-07-18
学科介绍：
原子与分子物理
物理与光电工程学院
内容提要
1．概述 2．主要研究方向 3．指导教师和研究生毕业去向 4．招生人数与考试课程
一. 概述
原子与分子物理是现代科学技术的基础。量 子力学、量子化学、量子光学、激光技术和光 谱技术均以原子分子物理作为发祥地。原子分 子物理与化学、生物学、医药学、材料科学、 微电子技术、测量及检测技术等密切相关，因 而最容易形成交叉学科。
3.已经毕业研究生的状况:
(1)统招研究生:毕业后出国做博士后或者攻读博士学位.
(A)已经出国研究生:
张建阳(美国, 博士后),
王森铭 (加拿大,美国, 博士后),
元凯军(德国,加拿大, 博士后), 牛凯(新加坡, 美国, 博士后),
董莉清 (新加坡, 美国,博士后), 韩永昌(丹麦,美国, 博士后),
（2）利用半个光周期太赫兹脉冲控制分子的振转激 发和定向。
（3）利用几个光周期太赫兹脉冲链和振—转预激发 操纵分子定向与取向。
5.材料微结构及其光物理与光化学性质
(1)纳米材料结构以及物理与化学性质； (2)有机半导体的电子与载流子的输运性质。
三. 指导教师和研究生毕业去向
1. 指导教师: 丛书林教授、韩永昌副教授、于杰副教 授、 柴硕讲师；陈茂笃、赵纪军教授。 2.研究生毕业去向: (1)继续攻读博士学位,出国做博士后; (2)出国读博士学位; (3)到高校、科研和政府部门工作; (4)到高新技术企业工作。
传统的原子与分子物理主要研究原子分子结
构、能级与势能曲线(或势能面) 、光谱、与外电磁场 相互作用、与其它粒子（电子、质子、中子、原子、 原子核、分子）之间碰撞动力学，等等。
现代原子与分子物理除了采用新的实验和 理论方法研究传统的内容外，还不断向其它科 学技术领域渗透。
最近几年，原子与分子物理向着极端物理 （超强、超快、超冷）研究方向发展。目前， 人们感兴趣的前沿研究方向主要有：
(1)分子在飞秒(10-15 s )脉冲激光场中激发、解离与 电离动力学,包括超阈值电离与解离、受激拉曼绝热通 道等.
(2)利用激发态波包的干涉来控制分子光解离几率及 光解产物分支比。
(3)利用Stark能级移动、激光诱导连续结构和飞秒脉 冲链等技术控制极性和非极性分子的布居转移过程。
(4)高次谐波与阿秒(10-18 s )脉冲产生。
1、超冷原子与分子物理；量子热机与量子冰箱； 2、超短脉冲激光与原子分子相互作用； 3、分子结构与光谱的精密测量； 4、分子反应动力学和立体化学动态学； 5、材料结构(纳米科学)及其光谱学。
二. 主要研究方向
1. 超冷原子与分子及其量子调控
(1) 研究超冷分子的制备及其量子态调控； (2) 光缔合与磁缔合(Feshbach共振)动力学； (3) 电磁场控制超冷原子或分子碰撞反应； (4) 超冷分子的结构与光谱性质； (5) 激光冷却分子；量子热机与量子冰箱。
阎天民(德国马普所, 读博士), 刘俐(德国, 荷兰, 读博士),
束传存(丹麦, 美国,博士后), 刘正堂(新加坡, 读博士).
张为(美国, 联合培养博士生)。
(B)在国内工作:
巴松月(硕士,宝洁公司,人事助管)；
胡文辉(博士,省教育厅,公务员)；
杨迪(博士,沈阳航空航天大学，副教授)； 苏千臻(博士,建设银行大连分行，管理人员)； 林峰(硕士,东软医疗器械公司，核磁共振技术)。 (2)委培研究生: 刘玉芳(博士，河南师范大学, 教授, 博导)； 张志红(博士，鲁东大学,教授)； 马建军(博士，安徽工业大学,副教授)； 牛英煜(博士，大连交通大学,副教授)； 王艳秋(硕士，中科院大连化物所,副研究员)； 于杰(博士，大连理工大学,副教授)。