原子物理学-第一章PPT课件
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高高等 等学学校校试试用用教教材材
绪论
1．研究对象 原子是物质结构的微小单元，原子物理学研究的是原子 的结构和性质及其有关内容，是关于物质微观结构的一门 学科。 2．发展简史 （1）原始的原子学说 （2）科学原子学说的发展 a.是近二三百年内才发展起来的，对其发展作出贡献的内 容是： (a)：气体分子运动论，如1827年，布朗运动； (b)：化学，如道耳顿阐明的定比定律和倍比定律，开辟了 原子学说的门径；
§1.1 ຫໍສະໝຸດ Baidu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12 C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 其相比较，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．
M H ＝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。 估算方法如下： 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，1mol原子的体积为：
V 34.r3NA
AV34r3NA
r(3A/4N A)13
为分子所占体积。
.
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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
电量F，F称为法拉第常数，F964.78C6。
b. 阿伏伽德罗定律：一摩尔任何原子的数目都是 N A ， N A 称为
.
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3.原子物理学的地位和作用
（1）地位：
a．是关于物质结构的科学，是深入认识物质结构的中
继站。
b．它是一门基础学科
①．本身能解释许多物理问题，发展新知识．
②．它的发展影响到物理学的全部领域．
③．它与其它科学有相当大的联系：如，化学、天文物
理（用光谱知识）、矿物学、冶金学、生物科学。
（2） 应用：
.
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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 有相同数量的原子个数 N A，又若原子的原子量为Ａ，则 １mol该原子的绝对质量为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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高高等 等学学校校试试用用教教材材 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／ 除以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:
高高等 等学学校校试试用用教教材材
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 卢瑟福由α粒子散射实验提出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——量子力学建立，为物理学的发展起了巨大推进 作用。
说是：
（1） 实践理论再实践再理论．．．．．．，或者说：实
践是检验真理的标准．
实践：自然界中，生产过程中，科学实验中观察到的一些
事实，事实“加工”,分析，归纳，推理，从已有知识
提出假设。如果假设与事实或过一步实验符合，再推测
其它实践情形下的结果，于是再进行实践检验理论的下
确性．
（２）原子物理是逐步发展起来的．
.
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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/ 2nd2
r 1/ 4 2n
测出，N，求出r，其中n是单位体积中的分子数。 3．从范德瓦尔斯方程测定原子的大小
(PVa2)V ( b)RT
r 其中 b 4V0 ，定出 b，可算出 ， V 是气体体积，V0
，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
.
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.
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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了
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
a．既广且深，有许多方面的应用．基本的应用是材料科学
研究方面，如，电子发射材料，金属，磁性材料，半导
体，导体，绝缘体，发光体等都需要原子物理方面的知
识．总之，原子物理学与现代生产有广泛而密切的联系
．
b．对原子物理学的一些基本研究方法也可以用在其它生
产和科学研究中．
.
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4．学习上应注意的几点
总之，一定要用辩证唯物主义的观点来看问题，具体来
律在微观物理中用． 五．几点要求： a. 按时上课，认真听讲； b. 多看书，并提出问题； c. 独立做作业，敢于质疑。
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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．
研究对象是原子、分子等微观物体，不能直接观察，原
子的结构和运动的研究要从反映这些情景的宏观现象中
去推究，这样需要反复地进行实验和理论验证．因此，
在原子物理的逐步发展过种中，认识往往不完备，只是
近似的，但是逐步深入的进而完善的．不能期望原子物
理学在发展过程中提出的理论. 一定十分完整周密．
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（3）原子是微观体系，不能要求都按宏观规律来描述． a．微观体系无直观性，不能想象出一幅清楚的图象． b．要冲破经典物理的束缚. c. 微观体系要用量子力学规律来描述． d．原子物理学中并没有完全否定经典规律，不少经典规
绪论
1．研究对象 原子是物质结构的微小单元，原子物理学研究的是原子 的结构和性质及其有关内容，是关于物质微观结构的一门 学科。 2．发展简史 （1）原始的原子学说 （2）科学原子学说的发展 a.是近二三百年内才发展起来的，对其发展作出贡献的内 容是： (a)：气体分子运动论，如1827年，布朗运动； (b)：化学，如道耳顿阐明的定比定律和倍比定律，开辟了 原子学说的门径；
§1.1 ຫໍສະໝຸດ Baidu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12 C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 其相比较，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．
M H ＝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。 估算方法如下： 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，1mol原子的体积为：
V 34.r3NA
AV34r3NA
r(3A/4N A)13
为分子所占体积。
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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
电量F，F称为法拉第常数，F964.78C6。
b. 阿伏伽德罗定律：一摩尔任何原子的数目都是 N A ， N A 称为
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3.原子物理学的地位和作用
（1）地位：
a．是关于物质结构的科学，是深入认识物质结构的中
继站。
b．它是一门基础学科
①．本身能解释许多物理问题，发展新知识．
②．它的发展影响到物理学的全部领域．
③．它与其它科学有相当大的联系：如，化学、天文物
理（用光谱知识）、矿物学、冶金学、生物科学。
（2） 应用：
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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 有相同数量的原子个数 N A，又若原子的原子量为Ａ，则 １mol该原子的绝对质量为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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高高等 等学学校校试试用用教教材材 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／ 除以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:
高高等 等学学校校试试用用教教材材
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 卢瑟福由α粒子散射实验提出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——量子力学建立，为物理学的发展起了巨大推进 作用。
说是：
（1） 实践理论再实践再理论．．．．．．，或者说：实
践是检验真理的标准．
实践：自然界中，生产过程中，科学实验中观察到的一些
事实，事实“加工”,分析，归纳，推理，从已有知识
提出假设。如果假设与事实或过一步实验符合，再推测
其它实践情形下的结果，于是再进行实践检验理论的下
确性．
（２）原子物理是逐步发展起来的．
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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/ 2nd2
r 1/ 4 2n
测出，N，求出r，其中n是单位体积中的分子数。 3．从范德瓦尔斯方程测定原子的大小
(PVa2)V ( b)RT
r 其中 b 4V0 ，定出 b，可算出 ， V 是气体体积，V0
，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
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高高等 等学学校校试试用用教教材材
(c)：光谱的发现与大量的观察为原子物理学的建立提供了
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
a．既广且深，有许多方面的应用．基本的应用是材料科学
研究方面，如，电子发射材料，金属，磁性材料，半导
体，导体，绝缘体，发光体等都需要原子物理方面的知
识．总之，原子物理学与现代生产有广泛而密切的联系
．
b．对原子物理学的一些基本研究方法也可以用在其它生
产和科学研究中．
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4．学习上应注意的几点
总之，一定要用辩证唯物主义的观点来看问题，具体来
律在微观物理中用． 五．几点要求： a. 按时上课，认真听讲； b. 多看书，并提出问题； c. 独立做作业，敢于质疑。
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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．
研究对象是原子、分子等微观物体，不能直接观察，原
子的结构和运动的研究要从反映这些情景的宏观现象中
去推究，这样需要反复地进行实验和理论验证．因此，
在原子物理的逐步发展过种中，认识往往不完备，只是
近似的，但是逐步深入的进而完善的．不能期望原子物
理学在发展过程中提出的理论. 一定十分完整周密．
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（3）原子是微观体系，不能要求都按宏观规律来描述． a．微观体系无直观性，不能想象出一幅清楚的图象． b．要冲破经典物理的束缚. c. 微观体系要用量子力学规律来描述． d．原子物理学中并没有完全否定经典规律，不少经典规