原子物理学课件：绪论

Newton定律
电磁现象 热现象
光——电磁波 唯象理论
微观理论
Maxwell方程
热力学
统计物理学 （ Boltzmann，Gibbs）
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20世纪物理学革命的进军号角
“在目前业已基本建成的科学大厦中，物理学家似乎 只要做一些零碎的修补工作就行了；然而，在物理学 晴朗天空的远处，还飘着两朵令人不安的愁云。” — —《19世纪笼罩在热和光的动力论上的阴影》，1900 年4月27日于不列颠皇家科学院
“山雨欲来风满楼”
寻找“以太” 的失败
经典能量均分 定理的失败
Kelvin, W. Thomson (1824-1907)
相对论
量子论
2020/9/30 这两朵乌云开出近代物理的鲜花
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20世纪初物理学的革命
“在本世纪初，发生了三次概念上的革命，它
们深刻地改变了人们对物理世界的了解，这就 是狭义相对论（1905年）、广义相对论（1916 年）和量子力学（1925年）。” ——《爱因斯 坦对理论物理学的影响》，1979年
1.原子物理学在材料科学中的应用
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2.原子物理学在宇观研究领域中应用：星际分子、宇宙起 源等
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3.原子物理学在激光技术及光电子研究领域的应用
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4.原子物理学在生命科学领域中的应用
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5.原子物理学化学研究领域的应用
内部运动?
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三、原子物理的研究对象、内容、研究方法
研究对象 原子物理学属近代物理学范畴，它是研究物质在原子层次内由什么组
成，它们如何作用，发生什么样的运动形态的理论。即主要研究原子结构 与性质及有关问题。它是关于物质微观结构的一门科学。
研究内容 由原子物理和原子核两部分组成(很多包含粒子物理）。 原子物理部分从原子光谱入手，研究价电子的运动规律；从元素周期
律和X射线入手研究内层电子的运动规律和排布。 原子核部分主要研究核的整体性质、核力、核模型、核衰变、核反应、
核能的开发和利用、以及粒子物理的一些知识。
研究方法： 从光谱及实验资料入手，提出假设，建立模型，然后再进行实验验证，
最后形成理论。
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Baidu Nhomakorabea
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四 、原子物理学的地位、作用和研究前景
杨振宁 (1922-)
经典物理 基于宏观物质和低速运动物理经验而建立的 概念和理论体系
近代物理 以相对论与量子论为理论基础的20世纪物理 学
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近代物理的基本内容
相对论、量子论及其理论应用 微观
粒子 原子核 原子 分子
宏观 气液固体
宇观 天体 宇宙
原子物理学、原子核物理学、粒子物理
困难：不能解释光、电、热等物理现象和燃烧等化学过程
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化学原子学说
1808年 Dalton 化学反应中，原子不可分解，性质不变； 不同元素的原子不同，每种原子有确定原子量。
1811年 Avogadro 气体由分子组成，分子由原子组成。 同温同压的同体积气体含相同数目的分子。
1869年 Mendeleev 发现元素周期律，预言新元素
第0章 绪论
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一、物理学回顾
物质基本结构
运动一般规律
运动形式不同，规律不同，研究方法不同：
力学——机械运动
热学——热运动与热现象
电磁学——电磁现象 光学——光现象
原子物理学——（原子）介于分子与原子核之间的物质 结构层次
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物理学的发展历史
19世纪末物理学的成就： 通常（宏观、低速和弱引力）机械运动
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五、学习原子物理学应注意的问题
1.实践是检验真理的标准 2.科学是逐步地不断地发展的 3.对微观体系不能要求都按宏观规律来描述 4.要善于观察、善于学习、善于动脑、开拓进取，不断创新
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基本问题
粒子基本相互作用与运动规律 决 定
物质结构各层次的性质与特点
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二、原子学说
古代原子学说 B. C. 4世纪 Democritus 原子（Atom）: 组成物质的最小单元，是不可分割的
机械原子学说 17世纪 Newton 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
19世纪末 三大发现——X射线、放射性和电子
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现代原子学说
原子：是物质结构的一个层次，介于分子和原子核之间，
1911年 Rutherford 原子核式结构模型 1913年 Bohr 原子量子理论 解释氢光谱 1923-1927 量子力学诞生 成功解释原子现象
问题： 组分?
结构和相互作用?