原子物理课件
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【精品课件】原子物理4
要点热点探究
► 探究点一 原子的核式结构与玻尔理论
1．处于第 n 激发态的大量氢原子发射光子的种类数为 N＝C2n. 2．解氢原子能级问题要注意利用氢原子能级图，如果题目没有提 供，可由氢原子能级公式 En＝n12E1(E1＝－13.6 eV，n＝1,2,3…)推导．
例1 [2011·四川卷] 氢原子从能级m跃迁到能级n时辐射红光 的频率为ν1，从能级n跃到能级k时吸收紫光的频率为ν2，已知 普朗克常数为h，若氢原子从能级k跃迁到能级m，则( )
【特别提醒】 (1)如果原子吸收光子从低能级向高能级跃迁，则 光子的能量必须等于两个能级之差；(2)如果通过碰撞或加热等方式 从低能级向高能级跃迁，则入射粒子的能量需大于两能级之差．
二、原子核 1．原子核的人工转变 (1)卢瑟福发现质子的核反应方程：147N＋42He →178O＋11H； (2)查德威克发现中子的核反应方程：94Be＋42He →126C＋10n. 2．天然衰变中核的变化规律 (1)α 衰变：MZ X→MZ－－24Y＋42He；
(2)轻核聚变：轻核结合成质量较重核的反应过程(因在高温条件 下发生，又称热核反应)．如21H＋31H→42He＋10n.
4．爱因斯坦质能方程：E＝mc2(一定的质量 m 总是跟一定的能 量 mc2 对应)，ΔE＝Δmc2.
三、光电效应的实验规律 1．入射光的频率 ν 必须大于金属的极限频率 ν0； 2．光电子的最大初动能只随入射光的频率增大而增大；最大初 动能 Ek＝12mv2＝hν－W0； 3．瞬间发生；4．光电流的强度与入射光的强度成正比．
A．吸收光子的能量为hν1＋hν2 B．辐射光子的能量为hν1＋hν2 C．吸收光子的能量为hν2－hν1 D．辐射光子的能量为hν2－hν1
原子物理课件 第1节 原子的磁矩
§ 6.1 原子的磁矩
1
在磁场中的原子
1896年，荷兰物理学家塞曼发现：若把光源放在磁场中， 则一条谱线就会分裂成几条，这种现象称为塞曼效应。
正常塞曼效应：一条谱线在外磁场作用下，分裂为等间隔 的三条谱线。
反常塞曼效应：除正常塞曼效应外的塞曼效应。
如何解释？
正常塞曼效应
反常塞曼效应
2
原子的总磁矩和有效磁矩
（2）J-J 耦合
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)
ji(ji
1)
gi ji 是最后一个电子的, g p J P是(n-1)个电子集体的 。5
pj 作进动。
μ在 pj 方向投影是恒定的，垂直 pj 的分量因旋转，其对外平
均效果为零。所以对外起作用的是μj ，常把它称为电子的总 磁矩。
μj μl cos(l , j) μs cos(s , j)
[
pl
cos(l
,
j)
2
ps
cos(s
,
j)]
e 2m
Pj Pl
Ps
由余弦定理，有：
pl2 ps2 p2j 2 ps pj cos(s , j) ps2 pl2 p2j 2 pl pj cos(l , j)
1．单价电子原子的总磁矩 轨道磁矩：
Pj Pl
l
e 2m
pl
he
4 m
l(l 1)
l(l 1)BΒιβλιοθήκη Psµs 自旋磁矩：
µl
s
e m
ps
he
2 m
1
在磁场中的原子
1896年，荷兰物理学家塞曼发现：若把光源放在磁场中， 则一条谱线就会分裂成几条，这种现象称为塞曼效应。
正常塞曼效应：一条谱线在外磁场作用下，分裂为等间隔 的三条谱线。
反常塞曼效应：除正常塞曼效应外的塞曼效应。
如何解释？
正常塞曼效应
反常塞曼效应
2
原子的总磁矩和有效磁矩
（2）J-J 耦合
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)
ji(ji
1)
gi ji 是最后一个电子的, g p J P是(n-1)个电子集体的 。5
pj 作进动。
μ在 pj 方向投影是恒定的，垂直 pj 的分量因旋转，其对外平
均效果为零。所以对外起作用的是μj ，常把它称为电子的总 磁矩。
μj μl cos(l , j) μs cos(s , j)
[
pl
cos(l
,
j)
2
ps
cos(s
,
j)]
e 2m
Pj Pl
Ps
由余弦定理，有：
pl2 ps2 p2j 2 ps pj cos(s , j) ps2 pl2 p2j 2 pl pj cos(l , j)
1．单价电子原子的总磁矩 轨道磁矩：
Pj Pl
l
e 2m
pl
he
4 m
l(l 1)
l(l 1)BΒιβλιοθήκη Psµs 自旋磁矩：
µl
s
e m
ps
he
2 m
原子物理学课件--第四章
l = l1 + l2 , l1 + l2 −1,⋯,| l1 −l2 |
l1 = 0, l2 = 1;
l = 1;
s1 = s2 = 1/ 2
1 → j = 2,1, 0; → P0 , P , P2 1 s= 1 0 → j =1 → P 1
3 3 3
4.2.5.由电子组态到原子态 4.2.5.由电子组态到原子态(2) 由电子组态到原子
4.2.1.电子组态(1) 4.2.1.电子组态(1) 电子组态
• 电子组态:原子中各个电子所处的状态 电子组态: • 电子状态用nl 两个量子数描述 电子状态用 •例
–氢原子基态的电子组态: 1s 氢原子基态的电子组态: 1s 氢原子基态的电子组态 –氦原子基态的电子组态: 1s1s=(1s)2 氦原子基态的电子组态 氦原子基态的电子组态: 1s1s=(1s)
两种耦合得到的J值相同 两种耦合得到的 值相同 耦合得到的 两种耦合得到的原子态数相同 两种耦合得到的原子态数相同 耦合
4.2.5.由电子组态到原子态 4.2.5.由电子组态到原子态(3) 由电子组态到原子
• 例三 L-S 耦合 组态 例三: 耦合pd
l1 = 1, l2 = 2;
s1 = s2 = 1/ 2
3 3 3
3 l = 2; 1
1 s= ; 0
4.2.5.由电子组态到原子态(4) 4.2.5.由电子组态到原子态 由电子组态到原子
• 例四 L-S 耦合 组态 例四: 耦合ss 1 3 S0 , S1 • 例五 L-S 耦合 组态 例五: 耦合pp 1 S0 , 3S1 ; 1P , 3 P2,1,0 ; 1D2 , 3 D3,2,1 1 • 为什么电子组态一定,有两套能级? 为什么电子组态一定,有两套能级?
原子物理第一章.ppt
在一个原子中，若有两个电子具有完全相
同的量子态，即
A (q1, q2 )
1 2
[
(q1
)
(q2
)
(q2
)
(q1
)]
交换反对称性波函数
A (q1, q2 )
1 2
[
(q1)
(q2
)
(q2
)
(q1
)]
1 2
[
(q1
)
(q2
)
(q2
)
总角动量 J L S ，根据上述耦合法则
J j( j 1)
其中 j l s,l s 1, l s
对于两个价电子的情形：s=0,1 . 当s=0时，j=l,s=1；s=1时，
j l 1,l,l 1
由此可见，在两个价电子的情形下，对于
给定的l ，由于s的不同，有四个j,而l的不同， 也有一组j，l的个数取决于l1l2； 可见， 一种 电子组态可以与多重原子态相对应。此外，由
,
r2
)
1 2
[ua
(r1
)ub
(r2
)
ua
(r2
)ub
(r1)]——对称
1 2
[ua
(r1
)ub
(r2
)
ua
(r2
)ub
(r1
)]——反对称
氦原子波函数 u
us (r1, r2 )00 ——S=0
(q1,
q2
)
原子物理学课件第1-3章
1 2 1 2Ze 2 Mv Mv 2 2 4 0 rm
有心力场中，角动量守恒
2
Mvb Mvrm
2Ze2 1 14 rm (1 ) ~ 10 m 2 4 0 Mv sin 2
5.对a粒子散射实验的说明
（1）散射截面的问题
（2）大角散射和小角散射的问题 （3）核外电子的问题
的粒子所对应的一个原子的有效截面dσ。 一个粒子打在d 的可能性多大?
4 Mv
a
2 2 2
Ze 4 sin 4 0 2
d
1
Mv
2 2
sin
4
d
问题:
设：靶的面积为A，厚度 t 很小（前后不遮蔽） 单位体积内原子数为N。 靶子共有原子总数是 N A t N 对每个原子有一个---- dσ 总有效散射面积------- d N d N Atd
1896年，贝克勒耳发现放射性
1897年，汤姆逊发现电子 1900年，普朗克黑体辐射理论 1911年，卢瑟福原子模型 1913年，波尔氢原子理论
《原子物理》的研究内容： （1）原子.分子结构.性质. 运动规律及相互作用。 （2）以及由此如何决定物体宏观性质等问题. 重点：单（价）电子原子 双价电子原子
（1）单次散射 （2）靶核不动 （3）只有库仑力 （4）电子作用忽略
（2）卢瑟福公式 打在 b~b+db上
落在 d环内
散射截面：
db b
d
dR
R
d 2bdb b
d
2
b
r
2
1 1 dS 2 RdR 2 ctg d d 2 2 2 2 2 2 2 sin / 2 r r Mv
原子物理学课件
原子物理学课件第一部分：原子结构原子是物质的基本组成单位，由原子核和电子组成。
原子核位于原子的中心，由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电。
电子带负电，围绕原子核运动。
原子的结构可以用波尔模型来描述。
波尔模型认为，电子在原子核周围的运动是量子化的，即电子只能处于特定的能级上。
当电子从一个能级跃迁到另一个能级时，会吸收或发射特定频率的光子。
原子物理学的研究对象包括原子、分子和凝聚态物质等。
原子物理学的研究方法包括实验和理论计算。
实验方法包括光谱学、散射实验和原子碰撞实验等。
理论计算方法包括量子力学、量子场论和统计力学等。
原子物理学的研究对于理解物质的基本性质和结构具有重要意义。
原子物理学的研究成果在许多领域都有应用，如材料科学、化学、生物学和天文学等。
第二部分：量子力学与原子量子力学是描述原子和亚原子粒子的运动和相互作用的物理理论。
在量子力学中，粒子的位置和动量不能同时精确测量，这就是著名的海森堡不确定性原理。
在原子物理学中，量子力学被用来解释电子在原子中的运动。
根据量子力学，电子不是像波尔模型那样在固定的轨道上运动，而是在原子核周围形成概率云。
电子在原子中的能级是量子化的，这意味着电子只能处于特定的能级上。
量子力学在原子物理学中的应用还包括解释原子光谱和原子碰撞现象。
原子光谱是原子发射或吸收光子时产生的光谱线，这些光谱线可以用来确定原子的能级结构。
原子碰撞是指原子之间或原子与其他粒子之间的相互作用，这些相互作用可以导致原子能级的变化。
量子力学是原子物理学的基础，它为我们理解原子的性质和行为提供了重要的理论工具。
量子力学的研究成果不仅对原子物理学的发展具有重要意义，也对其他物理学领域的研究产生了深远的影响。
第三部分：原子物理学的发展与应用原子物理学的发展历程可以追溯到19世纪末20世纪初，当时科学家们开始研究原子的结构和性质。
随着量子力学的发展，原子物理学逐渐成为一门独立的学科。
原子物理学的研究成果在许多领域都有应用，如材料科学、化学、生物学和天文学等。
原子物理概念公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件
• (1) 定态假说：
• 原子只能处于一系列不连续能量状态中， 在这些状态中原子是稳定，电子即使绕原子核 运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫做定 态。
• (2) 能级跃迁假说：
• 原子从一个能量状态跃迁到另一个能量状态 时，它辐射或吸取一定频率光子能量由两个定 态能量差决定，即光子能量 hr = E初-E终
P)
；中子(
1 0
n)
A---核子数（中子与质子数之和）
(3).核反应方程：
核反应过程中遵守质量数和电荷数守恒：
a b
A
+
cdBBiblioteka →efC+
ghD
a +c = e + g
b+d=f + h
第19页
三 核能计算
1.核力： 为核子之间作用力。 其特点为强作用短程引力； 作用范围2.0×10-15m,
只在相邻核子之间发生作用。
轻核聚变：21H + 31H →
4 2
He
+ 10n
第21页
第5页
散射演示
第6页
原子核式结构: 在原子中心有一个很小核叫原子核，原子
所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核 里，带负电电子在核外空间里绕原子核旋转。 原子核所带单位正电荷数等于核外电子数。
原子半径大约是10-10m， 原子核大小大约为10 –15 ～ 10 -14m
第7页
• 3 .玻尔原子结构模型
• (3) 轨道半径假说：
• 原子不同能量状态跟电子沿不同轨道绕第核8页 运
4. 氢原子能级： 原子各定态能量值叫做原子能级。对于氢原子，
其能级公式为 En=E1/n2 ；E1= -13.6ev 相应轨道半径关系为： rn=n2r1 ； r1= 0.53×10-10m
• 原子只能处于一系列不连续能量状态中， 在这些状态中原子是稳定，电子即使绕原子核 运动，但并不向外辐射能量。这些状态叫做定 态。
• (2) 能级跃迁假说：
• 原子从一个能量状态跃迁到另一个能量状态 时，它辐射或吸取一定频率光子能量由两个定 态能量差决定，即光子能量 hr = E初-E终
P)
；中子(
1 0
n)
A---核子数（中子与质子数之和）
(3).核反应方程：
核反应过程中遵守质量数和电荷数守恒：
a b
A
+
cdBBiblioteka →efC+
ghD
a +c = e + g
b+d=f + h
第19页
三 核能计算
1.核力： 为核子之间作用力。 其特点为强作用短程引力； 作用范围2.0×10-15m,
只在相邻核子之间发生作用。
轻核聚变：21H + 31H →
4 2
He
+ 10n
第21页
第5页
散射演示
第6页
原子核式结构: 在原子中心有一个很小核叫原子核，原子
所有正电荷和几乎所有质量都集中在原子核 里，带负电电子在核外空间里绕原子核旋转。 原子核所带单位正电荷数等于核外电子数。
原子半径大约是10-10m， 原子核大小大约为10 –15 ～ 10 -14m
第7页
• 3 .玻尔原子结构模型
• (3) 轨道半径假说：
• 原子不同能量状态跟电子沿不同轨道绕第核8页 运
4. 氢原子能级： 原子各定态能量值叫做原子能级。对于氢原子，
其能级公式为 En=E1/n2 ；E1= -13.6ev 相应轨道半径关系为： rn=n2r1 ； r1= 0.53×10-10m
原子物理PPT课件 人教版
Y
01 e
每发生一次β衰变，新元素与原元素相比较，核电荷数增
加1，质量数不变．β衰变的实质是元素的原子核内的一
个中子变成质子时放射出一个电子．
(核内
01n
11H
0 1
e
)
考点理解（3γ射线是伴随α衰变或β衰变同时产生的、
γ射线不改变原子核的电荷数和质量数．其实质是放射性 原子核在发生α衰变或β衰变时，产生的某些新核由于具 有过多的能量（核处于激发态）而辐射出光子． (4)半衰期:是放射性元素的大量原子核有半数发生衰变需要的时
和荧光屏之间有垂直于纸面向里的匀强磁场，则下列说法
中正确的有
A.打在图中a、b、c点的依次是α射线、γ射线和β射线
B.α射线和β射线的轨迹是抛物线 C.α射线和β射线的轨迹是圆弧
AC
D.如果在铅盒和荧光屏间再加一个竖直向下的场强适当的
匀强电场，可能使屏上的亮斑只剩下b
ａ
ｂ Ａ
ｃ
考点理解 3、原子核的衰变规律
【例7】若元素A的半衰期为4天，元素B的半衰期为5天,
则相同质量的A和B，经过20天后，剩下的质量之比，即
mA ：mB 是( C )
A、30∶31 B、31∶30
C、1∶2 D、2∶1
规律方法
【例7】如图所示，两个相切的圆表示一个
静止原子核发生某种核变化后，产生的两种运动粒子在匀
强磁场中的运动轨迹，可能的是（
原子物理
考点理解 一、原子的核式结构模型
1、汤姆生的“枣糕”模 型（1）1897年汤姆生发现了电子，使人们认识到原子有复 杂结构． (2)“枣糕”模型：原子是一个球体，正电荷均匀分布在整 个球内，电子像枣糕里的枣子一样镶嵌在原子里．
《原子物理学》PPT课件
R
40 2Z 1.44fmMeV/0.1nm 3105 Z rad
E (MeV)
E
15
1-2-3 解释 粒子散射实验(4)
• 带正电物质散射（汤氏模型）(4)
–电子对α粒子的偏转的贡献（对头撞）(1)
动量、动能守恒
m v0 m v1 meve ,
1 2
m v02
1 2
m v12
1 2
meve2
2
28
1-3-2 卢瑟福公式的推导 (3)
• 空心圆锥体的立体角 ~ d
ds 2 r sin rd ;
d
ds r2
2
sin d
2 b | db
A
|
a2d 16 Asin4
2
29
1-3-2 卢瑟福公式的推导 (4)
• 薄箔内有许多环: 核 ~ 环;
• 薄箔体积: At; 薄箔环数: Atn • 粒子打在Atn环上,散射角 相同
• 一个粒子打在薄箔
上被散射到 ~ -d
的几率
dp(
)
16
a2d
4
Asin
nAt
2
30
1-3-2 卢瑟福公式的推导 (5)
• N个粒子打在薄箔上测量到 ~ -d 的粒子数
dN
N a2d 16 A sin 4
nAt
ntN
1
4 0
Z1Z2e2 4E
2
d
sin4
2
2
• 微分截面(卢瑟福公式)
–重复散射也不会产生大角度
• 重复散射为随机, 平均之后不会朝一个方向 特别不会稳定地朝某一方向散射
–汤姆逊原子模型与实验不符!
18
40 2Z 1.44fmMeV/0.1nm 3105 Z rad
E (MeV)
E
15
1-2-3 解释 粒子散射实验(4)
• 带正电物质散射（汤氏模型）(4)
–电子对α粒子的偏转的贡献（对头撞）(1)
动量、动能守恒
m v0 m v1 meve ,
1 2
m v02
1 2
m v12
1 2
meve2
2
28
1-3-2 卢瑟福公式的推导 (3)
• 空心圆锥体的立体角 ~ d
ds 2 r sin rd ;
d
ds r2
2
sin d
2 b | db
A
|
a2d 16 Asin4
2
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1-3-2 卢瑟福公式的推导 (4)
• 薄箔内有许多环: 核 ~ 环;
• 薄箔体积: At; 薄箔环数: Atn • 粒子打在Atn环上,散射角 相同
• 一个粒子打在薄箔
上被散射到 ~ -d
的几率
dp(
)
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a2d
4
Asin
nAt
2
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1-3-2 卢瑟福公式的推导 (5)
• N个粒子打在薄箔上测量到 ~ -d 的粒子数
dN
N a2d 16 A sin 4
nAt
ntN
1
4 0
Z1Z2e2 4E
2
d
sin4
2
2
• 微分截面(卢瑟福公式)
–重复散射也不会产生大角度
• 重复散射为随机, 平均之后不会朝一个方向 特别不会稳定地朝某一方向散射
–汤姆逊原子模型与实验不符!
18
原子物理PPT教学课件
原子核所带的正电荷数等于核外电子数， 所以整个原子是中性的，电子绕核运动的 向心力就是核对它的库仑力.
3.原子和原子核的大小：原子的大小数 量级大约是10-10m，原子核的大小数量级在 10-15～10-14m之间.
二、玻尔的量子化模型
1.卢瑟福核式结构与经典电磁理论的矛盾：
（1）经典电磁理论对原子核式结构的解释中 认为，原子是不稳定的，电子绕核旋转，并 不断向外辐射电磁波，因此电子的能量不断 衰减，最终电子陨落到原子核上；事实上原 子是稳定的.
Na=(232-208)/4=6;
再结合电荷数的变化确定β衰变的次数：
N= (90 2 6) 82 4 4
【解题回顾】解决核反应方程类问题时，一定要抓住核反应中 质量数和电荷数守恒这个规律，本例还要注意β衰变的特点— —质量数不变.
【例2】将天然放射性物质放入顶端开有 小孔的铅盒S里，放射线便从小孔中射出， 沿带电平行金属板A、B之间的中线垂直于 电场方向进入电场，轨道如图1７-2-1所 示，则轨迹 是射线，轨迹 是射 线，轨迹 是射线. 板带正电， 板带负电.
图1７-2-1
【解析】由于射线不带电，进入电场后不会改变方向，所以轨迹② 为射线.
带电粒子垂直进入匀强电场，则在匀强电场中做类平抛运动，
竖直方向的位移为s=v0t,设两板间的距离为d，则1/2D=1/2at2， a=8E/m=qU/dm,则
s= dv0
m qU
，
由此式可知s与粒子进入电场的初速度v0成 正比，与粒子的荷质比q/m的平方根成反比.射线 速度约为射线的1/10，而粒子的荷质比比粒 子的荷质比要小的多，所以粒子的竖直方向位 移要大，所以③是射线的轨迹，①是射线的 轨迹.
练习
1.下面哪些事实证明了原子核具有复杂结构( ) A.粒子的散射实验 B.天然放射现象 C.阴极射线的发现 D.伦琴射线的发现
3.原子和原子核的大小：原子的大小数 量级大约是10-10m，原子核的大小数量级在 10-15～10-14m之间.
二、玻尔的量子化模型
1.卢瑟福核式结构与经典电磁理论的矛盾：
（1）经典电磁理论对原子核式结构的解释中 认为，原子是不稳定的，电子绕核旋转，并 不断向外辐射电磁波，因此电子的能量不断 衰减，最终电子陨落到原子核上；事实上原 子是稳定的.
Na=(232-208)/4=6;
再结合电荷数的变化确定β衰变的次数：
N= (90 2 6) 82 4 4
【解题回顾】解决核反应方程类问题时，一定要抓住核反应中 质量数和电荷数守恒这个规律，本例还要注意β衰变的特点— —质量数不变.
【例2】将天然放射性物质放入顶端开有 小孔的铅盒S里，放射线便从小孔中射出， 沿带电平行金属板A、B之间的中线垂直于 电场方向进入电场，轨道如图1７-2-1所 示，则轨迹 是射线，轨迹 是射 线，轨迹 是射线. 板带正电， 板带负电.
图1７-2-1
【解析】由于射线不带电，进入电场后不会改变方向，所以轨迹② 为射线.
带电粒子垂直进入匀强电场，则在匀强电场中做类平抛运动，
竖直方向的位移为s=v0t,设两板间的距离为d，则1/2D=1/2at2， a=8E/m=qU/dm,则
s= dv0
m qU
，
由此式可知s与粒子进入电场的初速度v0成 正比，与粒子的荷质比q/m的平方根成反比.射线 速度约为射线的1/10，而粒子的荷质比比粒 子的荷质比要小的多，所以粒子的竖直方向位 移要大，所以③是射线的轨迹，①是射线的 轨迹.
练习
1.下面哪些事实证明了原子核具有复杂结构( ) A.粒子的散射实验 B.天然放射现象 C.阴极射线的发现 D.伦琴射线的发现
原子物理学全套精品课件
发现电子——汤姆逊栆糕模型——卢瑟福的 散射实验——否定了汤姆逊模型——无法解释大 角散射——卢瑟福提出核式结构模型——由卢瑟 福模型进一步推出散射理论——散射理论被实验 验证——卢瑟福提出核式结构模型正确。
三、学习原子物理学需要注意的问题：
1、掌握原子物理学研究问题的方法： 根据事实提出合理的假设，看这个 假设能否说明实验事实或与进一步的实验 事实相符或由此推出较深的理论，由进一 步的实验验证理论的正确性。这是一个理 论与实践多次反复的过程。
原子物理学
原子物理学绪论
一、原子物理课程说明
课程性质：原子物理学是物理学专业的一门重要的基础课程。 学时: 48
考试成绩构成说明： 期末考试成绩: 70% 30% 平时成绩（作业、出勤、学习态度、课堂提问）:
二、原子物理学的研究对象、内容、研究方法：
1、 原子物理学的研究对象 原子物理学属于近代物理学课程，它主要研究物质在原子 层次内： （1）由什么组成； （2）各种组成成分间有怎样的相互作用； （3）各物质是怎样的运动形态。 等理论，是研究物质微观结构的一门科学。
原子的半径r= 10-10m ∴研究的空间在10-10m数量级以下。
这导致微观世界与宏观世界有很大的不同。具体的 体现就是量子化现象。
2、研究内容：（原子物理、核物理） （1）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排布和运动规律
（2）核物理部分 主要研究核的整体性质如：核力、核模型、核衰变、核反应、 核能的开发和利用及基本粒子的相关知识。
四、原子物理学的发展历史
原子物理学的发展可以分为几个时期： 1、古代的原子论： （1）古希腊的原子论 最具代表性的是公元前4世纪古希腊的哲学家留基伯 （Leucippus）和他的学生得莫克利特（Democritus）提出： 物质结构不是连续的而是分立的学说。他们认为物质是由 许多极小的简单的不可分割的微粒组成。这种微粒称为原子。 这只是一种假设没有试验依据。
原子物理(00003)市公开课金奖市赛课一等奖课件
第三章：量子力学初步
第四节：薛定谔方程
定态薛定谔方程
由
1 u
2 2m
2u
Vu
i f
f t
E
得
i f E f t
f
(t )
Fe
iE
t
定态 力学量算符
2 2u Vu Eu 2m
定态薛定谔方程
xyzt
u
xyz
e
iE
t
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next
目录 结第束23页
第三章：量子力学初步
第四节：薛定谔方程
d d
称为几率密度
波函数意义
波函数特性
波函数与玻尔轨 道量子化条件
back
next
目录 结第束16页
第三章：量子力学初步
第三节：波函数及其物理意义
按照波函数物理意义，波函数应当满足条件: 连续、单值、有限、归一化
d 1
波函数意义
波函数特性
波函数与玻尔轨 道量子化条件
back
next
目录 结第束17页
第三章：量子力学初步
第五节：量子力学问题简例
一维无限深势井中粒子
V x
uI
(x)
C
cos
n
a
D
sin
n
a
x x
uII (x) 0
n 1,3,5,
II n 0,2,4,6,
I V 0
a 2
II 无限势井 简谐振子
势垒
ax
2
使用归一化条件：
u2 xdx 1
a 2 C 2 cos2 n xdx 1
自由粒子波函数：
k
0cos
t
rk V
原子物理课件第一章
2.5 1015 Hz
m
波长 1200 Å
只发一条光谱线!
实验结果： 1885 年, 巴尔未, 发现氢原子至少发 14 条光谱线 !
汤姆逊原子模型与实验不符 !
2．卢瑟福原子模型
（1） α粒子散射实验（1909，盖革——马斯顿） 1896 年发现放射性，其中有α粒子流，接近光速。 实验装置：
12 N A
NA
原子质量 MA = 原子量 [u] = A[u]
利用 E = mc2, 得：
1 [u] = 931.5 MeV/C2 me = 0.511 MeV/C2 mp = 938 MeV/C2 1 Mev = 106 eV
原子尺寸：
一颗原子体积 =
4 r 3
3
= 一颗原子的质量 / 原子质量密度
Fmax F |rR eEmax
p
Fmax t
2Ze 2
4 0R2
2R v
p’ Δp
p
Fmax
F
|rR eEmax
e1013
v m
p
Fmax t
2Ze 2
4 0 R 2
2R v
p’ Δp
p
tg ~ p 2Ze2 / 4 0R 2.88105 Z
p
1 2
mv2
E
R~10-10m
单位：Mev
d
—— 散射截面
即：入射到圆环d
上的
d 粒子，必定被散射到
之间
的空心圆锥体之中
由（*）式得：
d 2 a ctg a cse2 1 d
∴
p
2mv 0
sin
2
1 ( )
2
F cos
1 ( )
m
波长 1200 Å
只发一条光谱线!
实验结果： 1885 年, 巴尔未, 发现氢原子至少发 14 条光谱线 !
汤姆逊原子模型与实验不符 !
2．卢瑟福原子模型
（1） α粒子散射实验（1909，盖革——马斯顿） 1896 年发现放射性，其中有α粒子流，接近光速。 实验装置：
12 N A
NA
原子质量 MA = 原子量 [u] = A[u]
利用 E = mc2, 得：
1 [u] = 931.5 MeV/C2 me = 0.511 MeV/C2 mp = 938 MeV/C2 1 Mev = 106 eV
原子尺寸：
一颗原子体积 =
4 r 3
3
= 一颗原子的质量 / 原子质量密度
Fmax F |rR eEmax
p
Fmax t
2Ze 2
4 0R2
2R v
p’ Δp
p
Fmax
F
|rR eEmax
e1013
v m
p
Fmax t
2Ze 2
4 0 R 2
2R v
p’ Δp
p
tg ~ p 2Ze2 / 4 0R 2.88105 Z
p
1 2
mv2
E
R~10-10m
单位：Mev
d
—— 散射截面
即：入射到圆环d
上的
d 粒子，必定被散射到
之间
的空心圆锥体之中
由（*）式得：
d 2 a ctg a cse2 1 d
∴
p
2mv 0
sin
2
1 ( )
2
F cos
1 ( )
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三维设计·高三物理（粤教版）
第十二章 原子结构 原子核
第一单元 原子结构、氢原子光谱
第二课时 考点剖析
学习目标： 1、回顾知识点 2、应用知识点
三维设计·高三物理（粤教版）
第十二章 原子结构 原子核
一、原子核式结构的建立
1、汤姆生->研究阴极射线-> 发现电子->说明原子可再分
三维设计·高三物理（粤教版）
第十二章 原子结构 原子核
1、如图阴极射线管上方通有向左的电流I，则阴极 射线管内的阴极射线（电子流）（ ）
A．向上偏转，速率变大
B．向上偏转，速率不变 C．向下偏转，速率变大 D．向下偏转，速率不变
..... V
.....
回顾：洛仑兹力不做功，异向电流相斥Biblioteka 三维设计·高三物理（粤教版）
第十二章 原子结构 原子核
不发生偏转 B．绝大多数α粒子不发生偏转，少数α粒子发生
很大偏转，有个别α粒子反弹回来 C．绝大多数α粒子只有很小角度的偏转 D．大多数α粒子不发生偏转，少数α粒子发生小
角度偏转
三维设计·高三物理（粤教版）
第十二章 原子结构 原子核
2、α粒子散射实验观察到的现象是：当α粒子束穿 过金箔时（ ） A．绝大多数α粒子发生很大偏转，极少数α粒子
hν=Em－En
大量处于n激发态氢原子向
hν>=0－ En（电离）
下跃迁发出光谱条数： N＝（n-1)+(n-2)+…+1
一、原子核式结构的建立
1、汤姆生->研究阴极射线-> 发现电子->说明原子可再分
2、卢瑟福->α粒子散射实验-> 原子核式结构
极少数
绝大数
少数
10-14m 10-10m
三维设计·高三物理（粤教版）
第十二章 原子结构 原子核
2、α粒子散射实验观察到的现象是：当α粒子束穿 过金箔时（ ） A．绝大多数α粒子发生很大偏转，极少数α粒子
不发生偏转 B．绝大多数α粒子不发生偏转，少数α粒子发生
很大偏转，有个别α粒子反弹回来 C．绝大多数α粒子只有很小角度的偏转 D．大多数α粒子不发生偏转，少数α粒子发生小
角度偏转
二、氢原子能级结构、能级跃迁 三维设计·高三物理（粤教版）
第十二章 原子结构 原子核
1、玻尔模型 动能：由 得
2、能级图
吸
激 发
(即r越大Ek越小)
放
吸
放态
势能：r越大势能Ep也越大
总能量：E＝Ek+Ep(r越大E越大)
(E1<E2<E3…)
基 态
E1=-13.6eV且En=
3、能级跃迁E1/n2
（1）低n向高m能级跃迁要吸收 （2）高m向低n能级跃迁要释放
光子，入射的光子须满足：
光子，释放能量：
hν=Em－En(跃迁） 或者
第十二章 原子结构 原子核
第一单元 原子结构、氢原子光谱
第二课时 考点剖析
学习目标： 1、回顾知识点 2、应用知识点
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第十二章 原子结构 原子核
一、原子核式结构的建立
1、汤姆生->研究阴极射线-> 发现电子->说明原子可再分
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第十二章 原子结构 原子核
1、如图阴极射线管上方通有向左的电流I，则阴极 射线管内的阴极射线（电子流）（ ）
A．向上偏转，速率变大
B．向上偏转，速率不变 C．向下偏转，速率变大 D．向下偏转，速率不变
..... V
.....
回顾：洛仑兹力不做功，异向电流相斥Biblioteka 三维设计·高三物理（粤教版）
第十二章 原子结构 原子核
不发生偏转 B．绝大多数α粒子不发生偏转，少数α粒子发生
很大偏转，有个别α粒子反弹回来 C．绝大多数α粒子只有很小角度的偏转 D．大多数α粒子不发生偏转，少数α粒子发生小
角度偏转
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第十二章 原子结构 原子核
2、α粒子散射实验观察到的现象是：当α粒子束穿 过金箔时（ ） A．绝大多数α粒子发生很大偏转，极少数α粒子
hν=Em－En
大量处于n激发态氢原子向
hν>=0－ En（电离）
下跃迁发出光谱条数： N＝（n-1)+(n-2)+…+1
一、原子核式结构的建立
1、汤姆生->研究阴极射线-> 发现电子->说明原子可再分
2、卢瑟福->α粒子散射实验-> 原子核式结构
极少数
绝大数
少数
10-14m 10-10m
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第十二章 原子结构 原子核
2、α粒子散射实验观察到的现象是：当α粒子束穿 过金箔时（ ） A．绝大多数α粒子发生很大偏转，极少数α粒子
不发生偏转 B．绝大多数α粒子不发生偏转，少数α粒子发生
很大偏转，有个别α粒子反弹回来 C．绝大多数α粒子只有很小角度的偏转 D．大多数α粒子不发生偏转，少数α粒子发生小
角度偏转
二、氢原子能级结构、能级跃迁 三维设计·高三物理（粤教版）
第十二章 原子结构 原子核
1、玻尔模型 动能：由 得
2、能级图
吸
激 发
(即r越大Ek越小)
放
吸
放态
势能：r越大势能Ep也越大
总能量：E＝Ek+Ep(r越大E越大)
(E1<E2<E3…)
基 态
E1=-13.6eV且En=
3、能级跃迁E1/n2
（1）低n向高m能级跃迁要吸收 （2）高m向低n能级跃迁要释放
光子，入射的光子须满足：
光子，释放能量：
hν=Em－En(跃迁） 或者