原子物理学总复习
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。
原子物理总复习
E = En,l + El ,s
En , l R = − hc 2 (n − ∆ l )
2 *4
Rhcα Z j ( j + 1) − l (l + 1) − s(s + 1) El ,s = 1 2 3 n l (l + )(l + 1) 2
5、碱金属原子态符号 、
n
2
2s+1
L
j
j=l+1/2 l j=l-1/2 l
锂原子能级图
光谱符号
主 线 系： 第二辅线系： 第二辅线系： 第一辅线系： 第一辅线系： 柏格曼系： 柏格曼系：
~ =2S − nP ν
~ = 2P − nS ν ~ = − nD ν
~ = 3D − nF ν
n = 2, 3, 4… n =3,4,5… n =3,4,5… n =4,5,6…
第一章
掌握α 1、掌握α离子散射实验现象和意义 现象：以小角散射为主，也存在大角散射。 现象：以小角散射为主，也存在大角散射。 意义： 意义：导致原子核式模型的提出 几个公式： 2、几个公式：
公式的物理意义：被每个原子散射到 公式的物理意义： 每个原子散射到 θ∼θ+d 之间的空心立体角d 内的α粒子， +dθ θ∼θ+dθ之间的空心立体角dΩ内的α粒子， 必定打在b db之间的 之间的d 必定打在b∼b-db之间的dσ这个环形带上 。
2
n r = rn = a1 Z
3、玻尔三个假设
定态假设 频率条件 角动量量子化
4、类氢离子能级和轨道半径公式
Z E n = E1 ⋅ 2 n
2
n r = rn = a1 Z
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 。
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。
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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
原子物理学总复习
原子物理学总复习量子物理卢瑟福微分截面d dN c ( ) d Nntd 散射在某个范围内(θ1到θ2)的几率有效散射截面2d 2 b dba 2 d 16 Sin42dN ' 2 d nt d nt N 3 1 1 4 si n 22a 2 cos第十九章Ch2 原子的量子态量子物理玻尔理论：三步曲1.定态条件(量子态概念); 2.频率条件(量子跃迁); h 3.角动量量子化。
Ln nEn Em实验验证：1.夫兰克-赫兹实验：证实了量子态的存在；2.光谱：三类单电子体系~ 1 Z 2R 1 1 T( m ) T( n ) H 2 n2 m第十九章量子物理~ 1 Z 2R 1 1 T( m ) T( n ) H m 2 n2光谱项R T , E hcT 2 n*n , 碱金属n* n l Z对氢n* n, 类氢n*~ hc 物理量的关系E h hc第十九章量子物理氢光谱rn r1n2 , r1 0.053nm(n 1,2,3, )E1 13.6eVEn E1 n能量E2类氢离子光谱:n2 半径rn a1 ZhcR 2 Z 2 n线系n 4 n 3 n 2n第十九章量子物理E 0帕邢系巴耳末系莱曼系布拉开系n 1E碱金属光谱Li四个线系主线系，nP→2S, T2 s Tnp 主线系~ R R 2 (2 s ) (n p )2第十九章量子物理n 2, 3, 4, 基线系锐线系，nS→2P,又称第二辅线系线系T2 p Tnsn 3, 4, 5, n 3, 4, 5,锐线系漫线系漫线系，nD→2P,又称第一辅线系；线系T2 p Tnd基线系，nF→3D 又称柏格曼线系主线系系T3d Tnfn 4, 5, 6,第十九章量子物理mM Δ 几个光谱名词二体问题me→ M mRA线系限共振线主线rm Mme M r1 r1 (基态) M meR m 1 e M.典型题目：三种体系的光谱计算2-6~2-10,2-13~2-14第四章原子的精细结构第十九章量子物理碱金属精细结构史特恩―盖拉赫实验塞曼效应电子的自旋S基础：原子磁矩，空间量子化1.一个假设(核心)――电子的自旋第十九章量子物理它是与粒子运动状态无关的、粒子的内禀性特性。
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。
原子物理学总复习
碱金属双线：原子中电子的自旋与轨道运动相互作用的结果。
磁场（内部）作用下将 具有势能
U s B
第十九章 量子物理 塞曼效应(重点):在均匀外磁场情况下的谱线分裂; 分裂间距由式 hv hv ( m2 g 2 m1 g1 ) B B
U B z B mg B B
1
类氢原子的原子序数:Z
1 2 nk nk 1 1 ~ v R Z n 2 n 2 ( ) 9+ 氖（Ze）Z=10， Ze 为类氢原子. Z Z 1 21 21 6 .56 nm X射线 2 10
重点
ch2，ch4，ch5 （ch6 ch1 ch3不考
考小题）
内 容 小 结 ch1原子模型
一、两个模型：汤姆孙的西瓜模型
第十九章 量子物理
卢瑟福模型：“行星”模型，核式模型 二、一个实验：粒子的大角散射 a a Z1Z 2e2 库仑散 库仑散射公式 b ctg 4 0 E 射因子 2 2
2 S 1
( s1s2 s3 )(l1l2l2 ) ( S , L) J
• 任意电子的 j-j 耦合 ( s1l1 )( s2l2 )( s3l3 ) ( j1 j2 j3 ) J
(3)能量的高低次序，间隔
第十九章 量子物理
洪特定则：对于同一电子组态形成的一组原子态 自旋量子数S不同时； S相同时 附则： 当同科电子数≤ (2l+1)时(半满以下)，正常次序；反之，倒序 能级间隔大小：在三重态中，一对相邻的能级之间的间隔与 J 值中两个较大的值的比值成正比。
1 m s , S向上， S与B同向 2
1 m s , S向下， S与B反向 2
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。
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。
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第七章、原子的壳层结构
一、基本要求
1、理解元素性质的周期性变化（反映出原子 内部结构的规律性）。
2、掌握原子核外电子排布所遵守的规律。 3、掌握原子核外电子的壳层结构。
1、元素性质的周期性变化
2、原子核外电子排布遵守两条规律：泡利不相容原理和最 低能量原理。 四个量子数：n；l；ml；ms。不能有两个电子具有完全相 同的四个量子数，即原子中的电子是分布在不同状态的。
E1 hc
(
1 m2
1 n2
)
氢原子能级能量与对应光谱项关系式：
hcR En hcT(n) 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接的
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。
重点： 1、碱金属原子光谱的规律和能级 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
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 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
(M 2 g2
M1g1)
eB
4m
或~ (M 2 g2 M1g1)L
L eB
4mc
— 洛仑兹单位
画出能级图和能级跃迁图。
⑵塞曼跃迁的选择定则： ∆M = 0 产生π光。 ∆M = ±1 产生σ光。
2. 镉6438.47埃的塞曼效应
这条线对应的跃迁是
1D2
精细结构产生的原因：对于S态电子（l=0），j量子数取 唯一值1/2，故为单层。对于p、d、f…等电子（l≠0），j 量子数取两个可能值，故为双层。
原子态符号
2s1 重态数
L
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
hc
4 mc
5、 塞曼效应
塞曼效应 — 在足够强的外磁场中，原子光谱的谱线发生 分裂，分裂后的每条谱线都是偏振的。
正常塞曼效应：在塞曼效应中，如果每条光谱线分裂成 三条有规律的谱线，一条波长不变（称为π线偏振光， 电矢量平行于外磁场），另外两条的波数与原波数之 差都等于一个洛仑兹单位，分列两边，都是σ线偏振光 （电矢量垂直于外磁场）。
(1)由泡利原理和能量最低原理求一定电子组态的最大S。 (2)求上述情况上的最大L。 (3)由半数法则确定J。 (4)按2s+1LJ 确定基态原子态（光谱项）。
第八章 X射线
重点： X射线的基本性质 X射线的产生机制 与X射线相关的原子能级 康普顿散射
布拉格方程 2dsin =n, n=1,2,3
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，不可能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
3、原子核外电子的壳层结构
电子壳层： K、L、M、N、O、P、Q 对应量子数n： 1、2、3、4、 5、6、7 每个电子壳层能容纳的最多电子数为2n2。
次壳层： S、P、d、f … 对应量子数l：0、1、2、3 … 各次壳层能容纳的最多电子数为2(2l+1) 了解各个周期原子基态的电子组态。
2.确定原子基态光谱项的简易方法
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。
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
在LS耦合下原子总磁矩的计算公式
1、单电子原子的磁矩
l s
e e 2m pl m ps
e 2m
(
pl
2 ps
)
单电子原子总磁矩（有效磁矩）:
j
e 2m
gj
g 1 j(j 1) l(l 1) s(s 1) 2 j(j 1)
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
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 碱金属原子和电子自旋
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
总角动量 J L S J L S, L S 1,......, L S
L LS耦合下的原子态符号表示:
ctg
2
4
0
Mv2 2Ze2
b
k
2E q1q2
b
3. 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 原子的能级和辐射
重点： 1、氢原子光谱的实验规律。 2、玻尔的氢原子理论。
1.氦和碱土金属光谱规律
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；
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
朗德因子
2、多电子原子的磁矩
g e p
J
2m J
L-S 耦合
j-j 耦合
g 1 J (J 1) L(L 1) S(S 1) 2J (J 1)
g
gi
J(J
1)
ji(ji 1 ) J P(J P 2J(J 1)
1)
gp
J(J
1 ) J P(J P 1 ) 2J(J 1)
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
2
2D3
2
2 P3
2
2 P3
2
2D5
2
第五章 多电子原子
重点：
1、氦和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和原子态 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
X 原子核的符号表示： A Z
• Z：质子数 • A: 质量数
2400Ca
原子核的角动量
P核 Ln Sn Lp S p P核 I (I 1)
原子核的磁矩
X射线谱由连续谱和标识谱两部分组成。
1，X射线连续谱发射机制：轫致辐射 2，X射线标识谱发射机制：内层电子跃迁
连续谱的短波限
hc eV
0
m in
1.242 U (kV)
nm
各元素标识谱有相似结构，分为波长最短的K线系、L线系、 M线系等。
X射线的吸收谱 朗伯-比耳定律： I (x) I0ex
2 S 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
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
ji(ji
1)
3、在外磁场中原子能级的分裂
拉莫尔旋进
在外磁场中原子能量计算公式
E MgB B M J , J 1,...... J 磁量子数
在外磁场中,原子的能级分裂成 2J 1个,间隔为 gB B
与能量变化ΔE对应的能级的光谱项变化为：
T E MgL; L eB --洛伦兹单位
1、氢原子光谱的一般规律