原子物理学-序论

• 亨利.贝克勒尔 和居里夫妇
揭开了近代物理的序幕，电子的发现和卢瑟福模型 的提出、玻尔的原子量子理论，使原子物理学开始了新 的篇章，它的发展导致了量子理论的发展和量子力学的 诞生。
四、量子论历史的大事记
量子论的诞生
思辨的原子
物理的原子 化学的原子
四、量子论历史的大事记
1900年12月14日，普朗克在柏林德国物理学会例会上 宣读“关于正常谱中能量分布定律的理论”，能量子 假设的提出，具有划时代的意义，这一天被人们看作 是量子物理的诞生日。（1918年诺贝尔奖）
四、量子论历史的大事记
1927年，海森堡阐明测不准原理。 1928年，狄拉克提出相对性的波动方程来描述电子，解释 了电子的自旋并且反映了反物质。（1933年诺贝尔奖）
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布伦
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狄 拉 克
薛 定 谔
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德 康布 普罗 顿 意泡
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从化学方面讨论物质的原子结构
三、物理原子论
英国物理学家焦耳提出气体分子运动理论，认
为气体原子（分子）有一定的质量和大小的小
原
球，根据高速运动的气体分子和器壁的碰撞，
子
导出气体分子的速度。
论
1827年，英国植物学家布朗发现液体中悬浮
的
颗粒作无规则运动，即布朗运动。
物
理
英国物理学家麦克斯韦和奥地利物理学家玻尔兹 曼基于原子和分子学说，发展和建立了气体分子
四、量子论历史的大事记
1924年，路易斯 德布罗意提出光的粒子行为与粒子的波 动行为应该是同时存在的。（1929年诺贝尔奖） 1924年，玻色提出光遵循一种建立在粒子不可区分的性质 （即全同性）上的一种新的统计理论。
四、量子论历史的大事记
玻尔（左） 海森伯（中） 泡利（右） 在一起
1925年，海森堡、波恩和约尔当提出了量子力学的第一个版本， 矩阵力学。（海森堡1932年、波恩1954年诺贝尔奖） 1925年，泡利提出了不相容原理。（1945年诺贝尔奖） 1926 年 ， 薛 定 谔 提 出 了 量 子 力 学 的 第 二 种 形 式 ， 波 动 力 学 （1933年诺贝尔奖） 1927年，玻尔提出了互补原理，解释量子理论中的一些明显的 矛盾，特别是波粒二象性。（1922年诺贝尔奖）
一、 思辨原子论
原子最早是在公元前5-前4世纪由希腊的自然哲学家 引入的，“原子”一词来自希腊文，意思是“不可分割 的”。
1公元前5世纪古希腊哲学家留基伯－物质的分割过 程不能永远继续下去，物质的碎片迟早会达到不能分得 更小的地步。
2在公元前4世纪，他的学生德漠克利特接受了物质 碎片会小到不可再分的观念，并称这种物质的最小组成 单位为“原子”。
裴贝 E.裴罗拉 著 科学出版社 7. 量子力学 曾谨言著 科学出版社 8. 量子物理学（上册） [ 美 ] R . 埃斯伯格、 R .
瑞斯尼克著 9. 量子物理与量子力学 朱栋培等编著，科学出版社 10.新量子世界 安东尼.黑等编著 湖南科学出版社
第一章 原子的位形：卢瑟福模型 第二章 原子的量子态：玻尔模型 第三章 量子力学导论 第四章 原子的精细结构：电子的自旋 第五章 多电子原子：泡利原理 第六章 X射线 第七章 原子核物理概论 第八章 超精细相互作用
3亚里斯多德认为水、火、空气和泥土是构成物质的 基本元素，以及中国古代的哲学家早在周代提出的五行 说，万物都是金、木、水、火和土物种基本要素构成。
二、化学原子论
在十九世纪，人们在大量的实验中认识了 一些定律，如：
1806年，法国的普鲁斯脱发现的定比定律：元素按一定 的物质比相互化合。
1807年，英国的道尔顿发现的倍比定律：若两种元素能 生成几种化合物，则在这些化合物中，与一定质量的甲 元素化合的乙元素的质量，互成简单整数比。 在此基础上，道尔顿提出了他的原子学说，他认为: 物 质由分子组成，分子是保持物质化学性质的最小单元， 分子又是由一种或者几种化学元素的原子组成，原子是 保持化学元素的、非常微小的、不可分割的物质微粒， 在化学反应中原子保持其本来的性质，原子是化学元素 的最小单位。
二、化学原子论
1808年盖·吕萨克定律告诉我们，在每一种生成或分解 的气体中，组分和化合物气体的体积彼此之间具有简 单的整数比，与前述规律进行对比，我们可以得到这 样的结论：
气体的体积与其中所含的粒子数目有关。阿伏伽 德罗定律告诉我们，同温同压下，相同体积的不同气 体含有相等数目的分子。
1811年意大利的阿伏加德罗提出了阿伏加德罗假说： 即同样的温度和压力条件下，同体积的任何气体含有 的分子数相同。
阶
动力学和统计力学，确定了物质的原子论。
段
1869年，门捷列夫提出元素周期率，元素周期
表中显示出的原子似乎并不是简单的不可再分
的物质最小单元。
三、物理原子论
1897年
1910900年0年
1895年
• X射线的发现 • 伦琴
1896年
• 能量子假说
• 电子的发现 • 普朗克
• 放射性的发现 • 约瑟夫.汤姆逊
1927年第五届索尔威会议
五、主要参考书
1. 原子物理学 杨福家编著，高等教育出版社， 2. 近代物理（上册） 郑广垣 编著 复旦大学出版社 3. 原子物理学 苟请泉编 高等教育出版社 4. 原子物理 郑乐民 编 北京大学出版社 5. 近代物理基础及其应用 P. A. Tipler 著 上海科
技出版社 6. 近代原子物理学（上、下） [法] B. 凯格纳克 J.
绪论
三、物理原子论 二、化学原子论 一、思辨原子论
结束
绪论
在《费恩曼物理学讲义》的第一卷的第一章第二节中， 美国物理学家费恩曼提出了这样一个问题：
“假如由于某种灾难，所有的科学知识都丢失了，只有 一句话传给下一代，那么怎样能用最少的词汇来表达最多 的信息呢？我相信这句话是关于原子的假设（或者说原子 的事实，无论你愿意怎样称呼都行）：所有的物体都是由 原子构成的－这些原子是一些小小的粒子，它们永远不停 地运动着，当彼此略微离开时相互吸引，而过于接近时又 相互排斥，只要稍微想一下，你就会发现，在这句话中包 含了大量的有关世界的信息。”
密 立 根在 1923 年领诺贝 尔奖时所说：
“科学靠两条腿走路，一是 理论，一是实验，有时一条 腿走在前面，有时另一条走 在前面，但只有使用两条， 才能前进，在实验过程中寻 找新的关系，上升为理论， 然后再在实践中加以检验。”
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