最新原子物理学1绪论和第一章教学讲义ppt

高高等等学学校校试试用用教教材材 2. 原子质量的绝对值 阿伏伽得罗定律：１mol 原子的物质中，不论哪种元素，含 有同一数量的原子个数 N A 个，又若原子的原子量为Ａ，则 １mol原子的绝对质量为Ａ克，一个原子的绝对质量可以表 示为 M A ： M A(g)A (g)/N A
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1．设原子的半径为r，在晶体中按一定的规律排列，晶体
的密度为 ,原子量为A，则原子的体积为：V 34.r3NA
AV34r3NA
r(3A/4N A)13
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2．从气体分子运动论可以估计原子的大小
气体的平均自由程：1/ 2nr2
r 1/ 4 2n
测出，N，求出r，其中n是单位体积中的分子数。
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2．汤姆逊模型的困难
假设有一个符合汤姆逊的带电球体，即
均匀带电。那么当α粒子射向它时，其
所受作用力 F(r)=
41ε 2RZe(Rr) (r R)
41ε
2Ze r
(r R)
对于汤姆逊模型而言，只有掠入射(r=R)时,入射α粒子受力最大
，
设为Fmax，我们来看看此条件下α粒子的最大偏转角是多少？
二、 粒子散射实验
α粒子：放射性元素发射出的高速带电粒子，其速度约为光速 的十分之一，带+2e的电荷，质量约为4MH。 散 射 ：一个运动粒子受到另一个粒子的作用而改变原来的运动 方向的现象。粒子受到散射 时，它的出射方向与原入射 方向之间的夹角叫做散射角。
( a) 侧视图 (b) 俯视图。 R:放射源；F:散射箔； S:闪烁屏；B:金属匣
N A 可以利用法拉第电解常数F=96486.70库仑/摩尔求得:
N A =一摩尔的原子数＝分解一摩尔原子的物质所需的电量 ／
一个离子所带的电量
＝nF/ne=F/e
按照上述方法，可以求得Ｈ原子的质量为:
MH
＝1.67367 10-24g
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二、原子的大小
原子的大小：大概的量级在10-10m范围内。 如何得到这样一个数量级有如下一些方法：
２．汤姆逊模型：认为原子的
带正电部分是一个原子那么大
的,具有弹性的,冻胶状的实体球, 正电荷均匀分布着,在球内或球 上有电子嵌着,认为电子可以在 平衡位置震动．
３．成功之处：汤姆逊模型能解释当时有关的原 子所发的各种频率的光谱． ４．困难之处： a．勒纳特，在做电子在金属膜上的散射实验时发 现，速度较高的电子很容易穿透原子，从实验很 难说明原子是在10-10m 的量级那样的实球体． b．也不能解释粒子的散射实验结果．
1897年，由英国著名物理学家J.J.汤姆逊（Thomson，18561940）真正从实验上确认电子的存在。 加电场E后，射线偏转， 阴极射线带负电。
再加磁场B后，射线不偏转， BeEe E/B。
去掉电场E后，射线成一圆形轨迹，Bem2/r e/mE/rB2
求出荷质比 e/ m 。
微粒的荷质比为氢离子荷质比的千倍以上阴极射线质量只有 氢原子质量的千分之一还不到 电子
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第一章 原子的基本状况
本章主要讲原子的一般情况，如原子的质量，大小，核式 结构．其中核式结构是本章的重点内容．希望同学们 认真体会其中的内涵．
§1.1 原子的质量和大小 原子质量 1. 相对质量－－原子量
把碳在自然界中最丰富的一种同位素的质量定为12.0个 单位作为原子质量的标准，其它原子的质量同碳１２ 相比较，定出质量值这个数值称为原子量． 例， Ｈ：1.0079 O ： 15.999 Cu ：63.54 原子量可以用化学方法测得．
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1895年 伦琴发现X射线 1896年 贝克勒尔发现放射性 1897年 汤姆逊证明电子的存在. 1911年 卢瑟福的α粒子散射实验发现了原子的核式结构模 型. ③.许多理论被提出 1900年 普朗克从研究黑体辐射出发提出了量子论 1913年 玻尔的氢原子理论被提出来。 1925年 由海森堡、薛定谔等人提出了关于描述微观体系的 新理论——量子力学被建立，为物理学的发展起了巨大作 用。
电量F，F称为法拉第常数，F964.78C6。
b. 阿伏伽德罗定律：一摩尔任Fra Baidu bibliotek原子的数目都是 N A ， N A 称为
阿伏伽德罗常数，NA6.022 11204 3 /m。ol 每个单价离子所带的电荷为 eF/NA都是相同的，这应当是
电的最小单位 “电的原子” 电子。
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3．从范德瓦尔斯方程测定原子的大小
(PVa2)V ( b)RT
r 其中 b4V ，定出 b，算出 ，V 是分子体积。
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§1.２ 原子的核式结构
一. 汤姆逊原子结构模型（Ｊ.J .Thomson model ） 1．电子的发现 a. 法拉第电解定律：任何一摩尔单价离子，永远带有相同的
1．实验结果
1909年，在卢瑟福的指导下，盖革和马斯登第一次观 测到α粒子束透过金属薄膜后在各方向上散射分布的 情况。
实 验 结 果 ： 大 多 数 散 射 角 很 小 ， 约 1/8000 散 射 大 于 90°；极个 别的散射角等于180°。
这是我一生中从未有过的最难以置信的事件，它的难以置信好 比你对一张白纸射出一发15英寸的炮弹，结果却被顶了回来打 在自己身上－卢瑟福的话
原子物理学1绪论和第一章
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(c)：光谱的发现与大量的观察为原子物理学的建立提供强 有力的依据。 （光谱是牛顿在1666年发现的） b.原子物理学的阔步发展是在十九世纪末二十世纪初 十九世纪八十年代，物理学建立了完整的三大理论体系， 是力学，热力学，电动力学．当时认为物理学的发展已到 了尽头，已经非常完备，以后的进展只是次要问题的补充 ，但是随着社会生产的发展，如：冶金，内燃机，蒸汽机 等的采用，促进了科学的迅速发展，一方面提出了新的科 学问题，另一方面也为科学工作提供了更好的条件．因此 ，物理学在这个时期以后得到了迅速发展． ①．光谱资料的大量积累． ②．许多重大发现产生． 1885年 巴耳末发现光谱线规律。 1887年 赫兹发现光电效应