原子物理学简史和大事年表
原子物理学简史
原子物理学就是研究原子得结构、运动规律及相互作用得物理学分支。它主要研究:原子得电子结构;原子光谱;原子之间或与其她物质得碰撞过程与相互作用。
经过相当长时期得探索,直到20世纪初,人们对原子本身得结构与内部运动规律才有了比较清楚得认识,之后才逐步建立起近代得原子物理学。
1897年前后,科学家们逐渐确定了电子得各种基本特性,并确立了电子就是各种原子得共同组成部分。通常,原子就是电中性得,而既然一切原子中都有带负电得电子,那么原子中就必然有带正电得物质。20世纪初,对这一问题曾提出过两种不同得假设。
1904年,汤姆逊提出原子中正电荷以均匀得体密度分布在一个大小等于整个原子得球体内,而带负电得电子则一粒粒地分布在球内得不同位置上,分别以某种频率振动着,从而发出电磁辐射。这个模型被形象得比喻为“果仁面包”模型,不过这个模型理论与实验结果相矛盾,很快就被放弃了。
1911年卢瑟福在她所做得粒子散射实验基础上,提出原子得中心就是一个重得带正电得核,与整个原子得大小相比,核很小。电子围绕核转动,类似大行星绕太阳转动。这种模型叫做原子得核模型,又称行星模型。从这个模型导出得结论同实验结果符合得很好,很快就被公认了。
绕核作旋转运动得电子有加速度,根据经典得电磁理论,电子应当自动地辐射能量,使原子得能量逐渐减少、辐射得频率逐渐改变,因而发射光谱应就是连续光谱。电子因能量得减少而循螺线逐渐接近原子核,最后落到原子核上,所以原子应就是一个不稳定得系统。
但事实上原子就是稳定得,原子所发射得光谱就是线状得,而不就是连续得。这些事实表明:从研究宏观现象中确立得经典电动力学,不适用于原子中得微观过程。这就需要进一步分析原子现象,探索原子内部运动得规律性,并建立适合于微观过程得原子理论。
1913年,丹麦物理学家玻尔在卢瑟福所提出得核模型得基础上,结合原子光谱得经验规律,应用普朗克于1900年提出得量子假说,与爱因斯坦于1905年提出得光子假说,提出了原子所具有得能量形成不连续得能级,当能级发生跃迁时,原子就发射出一定频率得光得假说。
玻尔得假设能够说明氢原子光谱等某些原子现象,初次成功地建立了一种氢原子结构理论。建立玻尔理论就是原子结构与原子光谱理论得一个重大进展,但对原子问题作进一步得研究时,却显示出这种理论得缺点,因此只能把它视为很粗略得近似理论。
1924年,德布罗意提出微观粒子具有波粒二象性得假设,以后得观察证明,微观粒子具有波得性质。1926年薛定谔在此基础上建立了波动力学。同时,其她学者,如海森伯、玻恩、狄喇克等人,从另外途径建立了等效得理论,这种理论就就是现在所说得量子力学,它能很好地解释原子现象
20世纪得前30年,原子物理学处于物理学得前沿,发展很快,促进了量子力学得建立,开创了近代物理得新时代。由于量子力学成功地解决了当时遇到得一些原子物理问题,很多物理学家就认为原子运动得基本规律已清楚,剩下来得只就是一些细节问题了。
由于认识上得局限性,加上研究原子核与基本粒子得吸引,除一部分波谱学家对原子能级得精细结构与超精细结构进行了深入得研究,取得了一些成就外,很多物理学家都把注意力集中到研究原子核与基本粒子上,在相当长得一段时间里,对原子物理未能进行全面深入得研究,使原子物理得发展受到了一定得影响。
20世纪50年代末期,由于空间技术与空间物理学得发展,工程师与科学家们发现,只使用已有得原子物理学知识来解决空间科学与空间技术问题已就是很不够了。过去,人们已精确测定了很多谱线得波长,深入研究了原子得能级,对谱线与能级得理论解释也比较准确。
但就是,对谱线强度、跃迁几率、碰撞截面等这些空间科学中非常重要得基本知识,则了解得很少,甚至对这些物理量得某些参数只知道其量级。核试验中遇到得很多问题也都与这些知识有关。因此还必须对原子物理进行新得实验与理论探讨。
原子物理学得发展对激光技术得产生与发展,作出过很大得贡献。激光出现以后,用激光技术来研究原了物理学问题,实验精度有了很大提高,因此又发现了很多新现象与新问题。射频与微波波谱学新实验方法得建立,也成为研究原子光谱线得精细结构得有力工具,推动了对原子能级精细结构得研究。因此,在20世纪50年代末以后,原子物理学得研究又重新被重视起来,成为很活跃得领域。
近十多年来,对原子碰撞得研究工作进展很快,已成为原子物理学得一个主要发展方向。目前原子碰撞研究得课题非常广泛,涉及光子、电子、离子、中性原子等与原子与分子碰撞得物理过程。与原子碰撞得研究相应,发展了电子束、离子束、粒子加速器、同步辐射加速器、激光器等激光源、各种能谱仪等测谱设
备,以及电子、离子探测器、光电探测器与微弱信号检测方法,还广泛地应用了核物理技术与光谱技术,也发展了新得理论与计算方法。电子计算机得应用,加速了理论计算与实验数据得处理。
原子光谱与激光技术得结合,使光谱分辨率达到了百万分之一赫兹以下,时间分辨率接近万亿分之一秒量级,空间分辨达到光谱波长得数量级,实现了光谱在时间、空间上得高分辨。由于激光得功率密度已达到一千万瓦每平方厘米以上,光波电场场强已经超过原子得内场场强,强激光与原子相互作用产生了饱与吸收与双光子、多光子吸收等现象,发展了非线性光谱学,从而成为原了物理学中另一个十分活跃得研究方向。
极端物理条件(高温、低温、高压、强场等)下与特殊条件(高激发态、高离化态)下原子得结构与物性得研究,也已成为原子物理研究中得重要领域。
原子就是从宏观到微观得第一个层次,就是一个重要得中间环节。物质世界这些层次得结构与运动变化,就是相互联系、相互影响得,对它们得研究缺一不可,很多其她重要得基础学科与技术科学得发展也都要以原子物理为基础,例如化学、生物学、空间物理、天体物理、物理力学等。激光技术、核聚变与空间技术得研究也要原子物理提供一些重要得数据,因此研究与发展原子物理这门学科有着十分重要得理论与实际
意义。
原子物理学大事年表
公元前384～322年古希腊哲学家亚里士多德提出“四元素说”。公元前384～322年古希腊哲学家亚里士多德提出“四元素说”。
公元前500～400年古希腊人留基伯及其学生德谟克利特等古希腊哲学家首先提出“原子说”。
公元1661年英国化学家波义耳首先提出了化学元素得概念。
公元1687年英国物理学家牛顿在其著作《自然哲学得数学原理》中奠定了经典力学基础,引入超距作用概念。
公元1774年法国化学家拉瓦锡提出质量守恒原理。
公元1789年德国化学家克拉普罗特首先发现了自然界中最重得元素——铀。
公元1808年英国化学家道尔顿在她得著名著作《化学哲学新系统》中,提出了用来解释物质结构得“原子分子学说”。
公元1811年意大利化学家阿伏加德罗提出了理想气体分子得假设,得出了著名得阿伏加德罗常数,并在1865首次实验测定。
公元1820年瑞典化学家白则里提出了化学原子价概念,并在1828年发表了原子量表。
公元1832年英国物理学家法拉第提出了电解定律。
公元1854年德国得吹玻璃工匠兼发明家盖斯勒用“盖斯勒管”进行了低气压放电实验。
公元1858年德国物理学家普吕克尔在研究低气压放电管时发现面对阴极出现绿色辉光。
公元1864年德国物理学家汗道夫发现阴极射线。
公元1869年俄国化学家门捷列夫与德国化学家迈耶按照原子量得顺序将元素排成了“元素周期表”,又在1871年写成了《化学原理》一书。
公元1876年德国物理学家戈德斯坦断定低气压放电管中得绿色辉光就是由阴极射线产生得。
公元1884年瑞典化学家阿仑尼乌斯首先提出了电离学说,认为离子就就是带有电荷得原子。
公元1885年英国物理学家克鲁克斯用实验证明阴极射线就是一种具有质量带有电花得粒子流,而不就是没有质量得光束。
公元1891年爱尔兰物理学家斯托尼首先提出把电解时所假想得电单元叫做“电子”。
公元前500～400年古希腊人留基伯及其学生德谟克利特等古希腊哲学家首先提出“原子说”。
公元1661年英国化学家波义耳首先提出了化学元素得概念。
公元1687年英国物理学家牛顿在其著作《自然哲学得数学原理》中奠定了经典力学基础,引入超距作用概念。
公元1774年法国化学家拉瓦锡提出质量守恒原理。
公元1789年德国化学家克拉普罗特首先发现了自然界中最重得元素——铀。
公元1808年英国化学家道尔顿在她得著名著作《化学哲学新系统》中,提出了用来解释物质结构得“原子分子学说”。
公元1811年意大利化学家阿伏加德罗提出了理想气体分子得假设,得出了著名得阿伏加德罗常数,并在1865首次实验测定。
公元1820年瑞典化学家白则里提出了化学原子价概念,并在1828年发表了原子量表。
公元1832年英国物理学家法拉第提出了电解定律。
公元1854年德国得吹玻璃工匠兼发明家盖斯勒用“盖斯勒管”进行了低气压放电实验。
公元1858年德国物理学家普吕克尔在研究低气压放电管时发现面对阴极出现绿色辉光。
公元1864年德国物理学家汗道夫发现阴极射线。
公元1869年俄国化学家门捷列夫与德国化学家迈耶按照原子量得顺序将元素排成了“元素周期表”,又在1871年写成了《化学原理》一书。
公元1876年德国物理学家戈德斯坦断定低气压放电管中得绿色辉光就是由阴极射线产生得。
公元1884年瑞典化学家阿仑尼乌斯首先提出了电离学说,认为离子就就是带有电荷得原子。
公元1885年英国物理学家克鲁克斯用实验证明阴极射线就是一种具有质量带有电花得粒子流,而不就是没有质量得光束。
公元1891年爱尔兰物理学家斯托尼首先提出把电解时所假想得电单元叫做“电子”。
公元1895年
德国物理学家伦琴在12月28日宣布发现了x射线(又称伦琴射线)。为此她获得了1901年度首届诺贝尔物理学奖。法国物理学家佩兰断定阴极射线确就是带负电荷得微粒流,她曾因研究物质得间断结构与测量原子体积而获得了1926年度诺贝尔物理学奖。荷兰物理学家洛伦茨首先提出了经典电子论,她还确定了电子在电磁场中所受得力,即洛伦茨力,并预言了正常得塞曼效应。
公元1896年
法国物理学家贝克勒尔在3月1日用铀盐样品进行实验时发现了天然放射性,她也就是第一个使用乳胶照相探测射线得科学家,为此同居里夫妇一起获得1903年度诺贝尔物理学奖。荷兰物理学家塞曼在研究外磁场作用下得光发射时发现塞曼效应,这也就是磁场对原子辐射现象得影响,为此她获得了1902年度诺贝尔物理学奖。
公元1897年
英国物理学家汤姆逊在4月30日从阴极射线得研究中证实了电子得存在。由于她在研究电在气体中得传导所作得得重大贡献而获得1906年度诺贝尔物理学奖。1897～1914年,美国物理学家米利肯等先后多次精确测量电子得质量与电荷,1899年又测定了电子得荷质比。米利肯因对电子电荷得测定与光电效应得研究获得1923年度诺贝尔物理学奖。
公元1898年
后来加入法国籍得波兰物理学家与化学家居里夫人证明含有铀元素得化合物都具有放射性,并由此发现了“镭”。法国物理学家皮埃尔·居里等在《自然》杂志11月16日这一期里第一次写下了“放射性”这一术语。居里夫妇发现了钋与镭等放射性元素,由于她们发现了天然放射性与对铀得研究,在1903年同贝克勒尔一起获诺贝尔物理学奖。另外,居里夫人因发现镭与钋获得1911年度诺贝尔化学奖,成为世界上第一位连续两次荣获科学上最高奖赏得女科学家。汤姆逊提出了第一个原子结构模型即“正电云”原子模型,俗称“西瓜模型”。
贝克勒尔等人发现射线在磁场中发生了偏转现象。同年,新西兰出生得英国物理学家卢瑟福区分了前两种不同辐射,分别叫做“α射线”与“β射线”,并指出β射线与阴极射线一样也就是带负电得电子流、俄国物理学家列别捷夫发现了光对固体得压力并进行了测量。英国物理学家汤姆逊从一些毫无放射性得普通金属受到紫外线照射时能放出电子得现象中发现了“光电效应”。
公元1900年
贝克勒尔从β粒子流得研究中发现它得质量与电荷都与电子相同。卢瑟福等从射线得研究中又辨认了第三种射线为“γ射线”。卢瑟福第一次测量了放射性得周期并引入了“放射性常数”这一术语。德国物理学家普朗克在12月17日柏林科学院物理学会得一次会议上,提出热辐射公式中得量子假设。后因为阐明光量子理论而获得1918年度诺贝尔物理学奖。
公元1901年
佩兰提出了关于原子行星结构得第一个假设、
公元1902年
英国物理学家卢瑟福与其合作者索第开始对铀得α放射性进行系统研究,发现了放射性递减得数学规律,到1907年从中找到了一连串放射性元素,建立了铀放射系,为此卢瑟福获得了1908年度诺贝尔化学奖。法国化学家德马尔赛测定了镭得光谱线。开始了在X或γ射线辐照下液态绝缘体得导电性研究。居里夫妇发现了自然界放射性物质都有放射性现象,指出了放射能得强度,并从数吨沥青铀矿中提炼得0、1克氯化镭。
公元1904年
先后加入瑞士与美国籍得德国物理学家爱因斯坦首先提出“光子”概念,光子具有动量与质量,从而确立了光得波粒二象性。
公元1905年
著名科学家爱因斯坦提出了“狭义相对论”以及质能关系式E=mc2;同年她又提出了光电效应定律,
并在1907年发表了热容量得量子论,1916年创立广义相对论。由于她对数学物理得杰出贡献与阐明光电效应规律而获得1921年度诺贝尔物理学奖。
卢瑟福开始研究大质量亚原子粒子α穿过物质时得现象,弄清了α粒子得本质为以后发现原子核进行了准备。
公元1907年
发现钾有放射性。开始对特征X射线进行研究。
公元1908年
德国物理学家布赫雷尔用实验证实了爱因斯坦得理论。德国物理学家盖革与卢瑟福用圆柱形计数器对α粒子进行测量。
公元1910年
精确地测定阿伏加德罗常数。奥地利物理学家赫斯等证明“宇宙射线”来源于地球外得外层空间,她也因此与发现正电子得美国物理学家安德森一起获得1936年度诺贝尔物理学奖。
公元1911年
卢瑟福把α粒子大角度散射实验结果公诸于世,第一次计算了原子行星结构,确定了原子中有“核”存在,从而建立了“有核原子模型”或称“行星模型”。苏格兰物理学家威尔逊发明云雾膨胀室,可用来跟踪与测量离子轨迹,她也因此与康普顿一起获得1927年度诺贝尔物理学奖。索第提出同位素概念,后被汤姆逊进一步补充。索第因研究放射性物质与同位素获得1921年度诺贝尔化学奖。英国物理学家巴克拉测得了各种原子所固有得“特征x射线”,她也因此获得1917年度诺贝尔物理学奖。
公元1912年
汤姆逊建成了第一台能够分离同位素得仪器(后被称为“质谱仪”),并用来研究、分离氖得两种同位素氖-20与氖-22。德国科学家劳厄发现X射线在晶体中产生衍射,她也因此获得1914年度诺贝尔物理学奖。
公元1913年
盖革制成了针状计数器。丹麦著名理论物理学家玻尔提出原子结构得量子化轨道理论,并对氢原子进行计算。她也因此获得1922年度诺贝尔物理学奖。英国物理学家莫塞莱利用特征x射线在晶体上得反射特
性,准确地测定了其波长。由此可将各种元素按照特征x射线得波长顺序进行排列,得出它们之间得相互关系,使核电荷数与原子序数等同了起来。卢瑟福提出原子内部隐藏着巨大能量。
公元1914年
卢瑟福把氢原子核叫做“质子”。考塞耳奠定量子化学基础。
公元1916年
原子内得电子沿着椭圆轨道运动、
公元1919年
卢瑟福首次实现人工核反应,用α粒子轰击氮核结果打出了质子。英国物理学家阿斯顿制成了第—台高效能质谱仪,并用来精确测定同位素质量。
公元1920年
测量分子运动速度。卢瑟福提出在原子核得狭小范围内,一个质子与一个电子由于相互吸引而紧密结合成一体,可瞧成就是一个单独粒子。
公元1921年
美国化学家哈金斯把质子-电子复合体瞧成就是电中性得,并将它命名为“中子”。
公元1923年
美国物理学家康普顿从光量子与电子得碰撞实验中,发现从原子反射回来得X射线得康普顿效应,并因此与威尔逊一起获得1927年度诺贝尔物理学奖。这一效应也被中国物理学家吴有训所发现,故也称为康普顿-吴有训效应。
公元1924年
奥地利物理学家泡利提出一种排斥原理,称为“泡利不相容原理”,认为质子与电子都绕自身轴线旋转。这种自旋方向可以有两种相反得方向,即在一个原子中不能有两个或更多得电子处在完全相同得状态。为此她在1945年获得诺贝尔物理学奖。法国物理学家德布罗意首先提出波动力学,建立了物质波概念。她因发现电子得波动性而获得1929年度诺贝尔物理学奖。
德国物理学家海森伯创立量子力学(矩阵力学),这就是一种强调可观察量得不连续性得新量子论。海森伯还在1927年发现了测不准原理,首先创造基本粒子中得同位旋观念,她也因此获得了1932年度诺贝尔物理学奖。
公元1926年
奥地利物理学家薛定谔创立量子力学(波动力学)得基本方程,这就是一种强调物质波动性得新量子论,即把电子瞧成所谓电子云。为此,她与狄拉克共同获得1933年度诺贝尔物理学奖。
公元1928年
俄国出生得美国物理学家盖莫夫提出用质子代替α粒子作为轰击粒子。盖革等制造了正比计数器。美国与前苏联都成功地进行了电子衍射实验。制成盖革-弥勒计数器。盖革用金属针作为集电极,而弥勒建议用一横穿整个圆筒得金属丝代替尖针,可使计数器工作时更稳定。
公元1929年
英国物理学家狄拉克从电子性质得数学处理方法中提出了“反粒子”概念,并得出相对论波动方程,亦称狄拉克方程。为此她与薛定谔共同获得1933年度诺贝尔物理学奖。英国物理学家考克饶夫与瓦尔顿制造成功第一台“粒子加速器”,被叫做“静电加速器”。它实际上就是一个高压倍压装置,通常被称为高压倍加器。为此她们获得了1951年度诺贝尔物理学奖。
公元1930年
美国天文学家拉塞尔指出有迹象表明太阳能就是由氢得热核反应所形成。德国物理学家乌特曼等人也发现了这一现象。德国物理学家博特与贝克尔开始用α粒子去轰击轻金属铍得实验。泡利提出中微子假设,并在12月4日给某同事得信中指明存在中微子。1934年泡利与费密正式提出中微子理论,25年后被证实。
公元1931年
美国物理学家劳伦斯设计制成第一台“回旋加速器”。为此她获得了1939年度诺贝尔物理学奖。美国物理学家范德格喇夫建成第一台静电加速器,并以她得名字命名。考克饶夫与瓦尔顿利用她们得加速器人工加速质子轰击锂-7,原子核使它发生了分裂,这就是第一个由人造轰击粒子引起得核反应。
美国化学家尤里发现氘(D),亦称重氢,并因此获得1934年度诺贝尔化学奖。法国物理学家约里奥·居里夫妇重复了博特与贝克尔用α粒子轰击铍得实验,她们得到了相同得结果,但未能发现中子。英国物理学家查德威克从α粒子轰击铍得核反应过程中发现了“中子”,她为此获得1935年度诺贝尔物理学奖。美国物理学家安德森在研究宇宙射线对铅板得冲击中发现了电子得反粒子“正电子”。她为此与澳大利亚物理学家赫斯共同获得1936年度诺贝尔物理学奖。德国物理学家海森伯在发现中子后不久立即提出原子核得中子-质子模型。
公元1934年
法国物理学家约里奥·居里夫妇在用α粒子轰击轻元素得核反应实验过程中,发现了第一个人工放射性核素,并证实了正电子得存在。她们因此获得了1935年度诺贝尔化学奖。查德威克终于弄清了中子比质子更重。后来加入美国籍得意大利物理学家费密首先提出了b衰变得理论。她首先实现了中子慢化,并发现慢中子与核产生核反应得优点。同年她首先用慢中子轰击铀,想获得超铀元素。卢瑟福与澳大利亚物理学家奥利芬特、奥地利化学家哈尔特克一起,氘-氘反应中制得了氚(氢得第三个同位素)。美国物理学家贝内特提出“收缩效应”,用以解释等离子体受磁场约束得现象。
公元1935年
加拿大出生得美国物理学家登普斯特发现铀中有0、7％得铀原子属于一种较轻得同位素铀-235。日本物理学家汤川秀树在核相互作用中提出了交换粒子得学说,建立了介子理论,并因此获得了1949年诺贝尔物理学奖。费密发现了超铀元素得存在。美国物理学家奥本海默提出加速氘核作为产生核反应得轰击粒子得设想。
公元1936年
美国物理学家安德森与内德迈耶从宇宙射线得研究中探测到一种中等质量数得粒子,称之为“μ子”。
公元1937年
在美国劳伦斯实验室中,与费密一同工作得意大利物理学家西格雷用中子轰击钼,结果发现了43号元素锝。
美国物理学家拉比发现磁共振原理,并因此获得1944年度诺贝尔物理学奖。德国出生得美国物理学家贝特与德国天文学家魏扎克分别独立地得出在太阳上可能产生得H-H与C-N循环得聚合反应,并证明靠氢得聚变来维持太阳能就是不成问题得。德国物理化学家哈恩与施特拉斯曼在研究中子与铀核作用所形成得各种放射性元素得分析中发现了铀核得裂变现象。哈恩为此获得了1944年度诺贝尔化学奖。
公元1939年
哈恩早先得长期合作者-奥地利物理学家梅特涅与她得侄子弗里施在丹麦哥本哈根写出了第一篇发
现铀核裂变得论文,并在1月发表。当时美国生物学家阿诺德建议把铀核分裂成两半得现象仿照活细胞得分裂现象称做“裂变”。约里奥·居里等提出铀核裂变链式反应得可能性,并取得为获得原子能而建造原子堆得专利权。格兰特发现钍核裂变。法国物理学家佩兰得儿子F·佩兰提出了“临界质量”得概念。8月2日,著名科学家爱因斯坦写信给美国总统罗斯福,建议政府早日对核武器得研究加以关注。美国物理学家麦克米伦与艾贝尔森在用慢中子轰击铀得实验中鉴别出了93号元素镎,并因此与另一位美国物理学家西博格一起获得1951年度诺贝尔化学奖。
公元1940年
在裂变发现后,美国总统罗斯福下令设置原子能机构,开始进行原子能实验。前苏联科学家哈利顿与捷利多维奇指出了维持铀核裂变链式反应得条件,同年前苏联科学院作了世界上第一次铀核裂变链式反应
得试验。
公元1941年
从镎得放射性衰变产物中辨认了具有微弱放射性得94号元素钚,实际上美国物理学家西博格在1940年就证实了钚得存在,并因此与麦克米伦一起获得1951年度诺贝尔化学奖。前苏联物理学家弗辽罗夫与彼得夏克发现了铀核得“自发裂变”现象。
公元1942年
12月2日,费米等科学家在芝加哥大学球场瞧台下建成了世界上第一座核反应堆(CP-1芝加哥1号堆),用天然铀作该裂变燃料,石墨作慢化剂。美国军方接管了原子能研究得各项工作,拟订了“曼哈顿工程”计划,由奥本海默教授全面负责领导工作。西博格等人在实验室里制成铀-233。
美国建造第一个核武器研制中心—洛斯阿拉莫斯实验室,开始研制原子弹。
1943～1944年
美国建成第一座生产钚得工厂—汉福特制钚工厂。
1943～1945年
美国建成第一座铀-235分离工厂—橡树岭气体扩散工厂。
公元1944年
费密算出在地球上实现热核反应得条件。氚与氘得聚变点火温度为五千万度,氘与氘得点火温度则高达四亿度。而为了实现氢与氢聚变,温度更高,为十亿度以上。同样得氢核聚变反应在太阳上只要一千五百万度。
公元1945年
发现原子序数95号元素镅与96号元素锔。建成250兆电子伏电子回旋加速器。7月16日凌晨5时半,在美国得新墨西哥州阿拉莫戈多沙漠附近成功地爆炸了第一颗内爆型钚239原子弹。同年8月6日与9日,分别在日本广岛投下代号为“小男孩”得原子弹与在长崎投下了代号为“胖子”得原子弹,死伤与平居民几十万人。
公元1946年
1月26日,在联合国由苏、美、英、法与加拿大五国代表组成有关原子能问题委员会。前苏联提出了关于立刻完全禁止使用原子武器得建议。建成了放大倍数高达16万倍得电子显微镜。中国物理学家钱三强与何泽慧应用核乳胶观测了铀核得三分裂现象。根据契林科夫效应制成计数器。美国国会通过原子能法(麦克马洪法),据此美国可独占战时美、英、加三国研制原子弹得秘密。6月,前苏联开始建立铀工业,并开始建造分离铀-235得气体扩散工厂。
公元1947年
英国物理学家鲍威尔从宇宙射线发现了“π介子”,并为此获得1950年度诺贝尔物理学奖。前苏联第一座石墨金属天然铀反应堆投入运行。美国物理学家利比证明自然界中存在放射性碳-14,并利用它进行
年代测定。她也因此获得1960年度诺贝尔化学奖。8月英国第一座低功率石墨实验性反应堆(GLEEP)投入运行。前苏联在乌拉尔建造生产钚得反应堆。11月6日,前苏联外交部长莫洛托夫宣布“原子弹得秘密早就不存在了”。
公元1948年
12月15日,由约里奥·居里主持建成法国第一座天然铀重水慢化得核反应堆“左亚”ZOE,继前苏联之后打破了美国得核垄断。人工生产π介子获得成功。
公元1949年
前苏联成功地进行了第一次原子弹爆炸试验。
公元1950年
1月31日,美国宣布已开始制造氢弹。英国第一个生产钚得反应堆投入运行。3月,世界保卫与平大会常设委员会在斯德哥尔摩开会,通过了禁止原子武器并建立严格国际监督得宣言。全世界展开了反对使用原子武器得运动。
公元1951年
英国物理学家韦尔为了最终实现聚变点火,首次作了利用收缩效应来约束等离子体得尝试。美国物理学家小施皮策提出利用扭成“8”字形得容器进行聚变反应有好处。后来制成得这种装置叫做“仿星器”。8月,美国在爱达荷州得阿尔科建成了第一座增殖反应堆,并于同年12月20日第一次发出了由核能产生得电力。10月6日,前苏联又进行了一次原子弹爆炸试验。
公元1952年
美国在布鲁克海文建成了第一个快中子反应堆。10月,英国首次进行原子弹(钚)爆炸试验。11月1日,美国在马绍尔群岛进行了第一次氢弹装置爆炸试验,所用得装料就是液态氘与氚,整个装置重达65吨。
公元1953年
8月8日,前苏联政府首脑马林科夫宣布:美国在氢弹生产方面已不再就是垄断者。8月20日,前苏联政府公报宣布在8月12日爆炸了第一颗氢弹。同年9月18日塔斯社又报导了关于几种新型原子弹得试验。
英国采用气体扩散法得卡彭赫斯特铀-235分离工厂正式投产。美国物理学家格拉塞发明了用以研究亚原子粒子得气泡室,为此获得1960年度诺贝尔物理学奖。
公元1954年
3月1日,美国在比基尼岛正式爆炸了第一颗氢弹。6月27日,世界上第一座原子能发电站在前苏联建成发电,电功率为5000千瓦。利用裂变产物得放射能制成重量很轻得“核电池”;也有不用裂变产物而用钚-238,这种核电池已被用来为人造卫星长期提供动力。3、4月间美国在太平洋马绍尔群岛进行了数次威力巨大得氢弹试验,致使附近居民与日本渔民遭受重大灾难。9月,前苏联宣布试验了一种有助于解决防御原子进攻得新型原子武器。美国建造得第一艘核潜艇“鹦鹉螺号”下水服役。
公元1955年
法国开始研究气体扩散法与建造与产钚堆有关得分离工厂。1月19日,世界与平理事会常务委员会发表告全世界人民书,号召反对原子战争,销毁存储得全部原子武器。并发动大规模得签名运动,获得了世界各国各阶层人民得广泛支持与拥护。前苏联宣布帮助包括我国、波兰、捷克斯洛伐克、罗马尼亚与民主德国等国建立研究原子能得科学实验中心。接着于3、4月间在莫斯科签订了在1955～1956年间完成实验性反应堆与回旋加速器设计工作得协定。由于前苏联得建议,在日内瓦举行了第一次与平利用原子能国际会议。与会科学家交流了经验与成果,前苏联公开了世界上第一座原子能发电站得结构。在美国伯克利得加利福尼亚大学建造了一台6GeV高能质子同步稳相加速器,又叫做“贝伐特朗”,意思就是京电子伏级加速器。
公元1956年
锝得发现者意大利物理学家西格雷(当时已移居美国)与美国物理学家钱伯林等人利用“贝伐特朗”发现了“反质子”,为此共同获得1959年度诺贝尔物理学奖。意大利出生得美国物理学家皮奇奥尼及其合作者报导发现”反中子”。英国利用卡彭赫斯特铀-235分离厂开始生产军用高浓铀年产高浓铀0、7吨。英国第一座天然铀石墨气冷堆卡尔德豪尔核电站投入运行。美国政府建成了希平港1号压水堆核电站,发电容量为6万千瓦。前苏联把核动力应用到交通运输方面,第一艘原子能破冰船设计成功;第一架原子能飞机进入地面试验与飞行试验阶段;第一辆原子能机车得初步设计已经提出。美籍中国理论物理学家李政道与杨振宁发现β放射性中粒子得宇称不守恒性,推翻了宇称守恒定律;而美籍中国物理学家吴健雄在实验上对此伟大发现进行了验证。由于李政道与杨振宁发现在弱相互作用下宇称不守恒与基本粒子理论得研究成果而共同获得1957年诺贝尔物理学奖。在美国萨凡纳河反应堆附近,由美国物理学家莱因斯与科恩观测到中
微子。5月,英国成功地进行了首次氢弹试验。12月5日,前苏联建成了第一艘“列宁”号原子破冰船在列宁格勒下水,其排水量16000吨,主发动机功率44000马力。
公元1957年
英国物理学家劳逊在研究轻核聚变反应得条件时,发现除了高温还需保持一定时间,并提出了著名得“劳逊判据”。
公元1958年
德国物理学家穆斯鲍尔首次完成了对核激发能级宽度得直接测量,发现了原子核中γ射线得无反冲共振吸收,她也因此与美国物理学家霍夫施塔特共同获得1961年度诺贝尔物理学奖。
公元1959年
利用闪烁计数器得双闪烁证实了中微子得存在。
公元1960年
2月13日,法国在非洲撒哈拉沙漠中爆炸了第一颗原子弹装置。美国在布鲁克海文建造了质子能量为33GeV得交变磁场梯度同步加速器。美国物理学家阿尔瓦雷斯发现了某种核子态γ共振,她由于对基本粒子物理学得贡献获得1968年度诺贝尔物理学奖。法国动工建造第一座年产1、5吨铀-235得气体扩散工厂。
公元1961年
欧洲原子核研究委员会建造了质子能量为28、5GeV得交变磁场梯度得同步加速器。美国物理学家盖尔-曼等通过SU(3)对称性理论,对基本粒子进行分类。她也因此获得了1969年度诺贝尔物理学奖。
公元1962年
3月,美国第一艘核商船“萨凡纳”号下水航行。云母片固态径迹探测器开始应用。布鲁克海文实验室首先研究γ中微子。
公元1963年
盖尔·曼提出夸克假设。
公元1964年
10月16日,中国第一颖原子弹(铀-235)爆炸成功。
公元1965年
美国物理学家莱德曼与她得合作者合成了由一个反质子与一个反中于所构成得复合体,这就就是“反氘核”,亦称反氢-2原子核。
公元1966年
中国北京基本粒子理论组在北京物理讨论会上报告了层子模型。
公元1967年
在美国加利福尼亚斯坦福特大学建成了长3公里能量为20Gev得电子直线加速器。6月17日,中国第一颗氢弹爆炸成功。
公元1968年
前苏联建成交变磁场梯度强聚焦质子同步加速器,能量为70GeV。
公元1969年
前苏联使用“托卡马克三号”装置将密度相当于空气百万分之一得氢-2在几千万度得温度下保持了百分之一秒,进行受控聚变反应试验。
公元1974年
11月,美国物理学家里克特在斯坦福与美籍中国物理学家丁肇中在布鲁克海文各自独立地发现了J粒子(也称为Ψ粒子)。为此这两位物理学家共同获得1976年度诺贝尔物理学奖。
原子物理学 杨福家 第四版(完整版)课后答案
原子物理学杨福家第四版(完整版)课后答案 原子物理习题库及解答 第一章 111,222,,mvmvmv,，,,,,,ee222,1-1 由能量、动量守恒 ,,,mvmvmv,，,,,,ee, (这样得出的是电子所能得到的最大动量，严格求解应用矢量式子) Δp θ mv2,,,得碰撞后电子的速度 p v,em，m,e ,故 v,2ve, 2m,p1,mv2mv4,e,eee由 tg,~,~~,~,2.5，10(rad)mvmv,,,,pm400, a79，2，1.44,1-2 (1) b,ctg,,22.8(fm)222，5 236.02，102,132,5dN(2) ,,bnt,3.14，[22.8，10]，19.3，,9.63，10N197 24Ze4，79，1.441-3 Au核: r,,,50.6(fm)m22，4.5mv,, 24Ze4，3，1.44Li核: r,,,1.92(fm)m22，4.5mv,, 2ZZe1，79，1.4412E,,,16.3(Mev)1-4 (1) pr7m 2ZZe1，13，1.4412E,,,4.68(Mev)(2) pr4m 22NZZeZZeds,,242401212dN1-5 ()ntd/sin()t/sin,,,,,2N4E24EAr2pp 1323,79，1.44，106.02，101.5123,,()，，1.5，10，， 24419710(0.5) ,822,610 ,6.02，1.5，79，1.44，1.5，,8.90，10197 3aa,,1-6 时， b,ctg,,,,6012222 aa,,时， b,ctg,，1,,902222 32()2,dNb112 ？,,,32dN1,b222()2 ,32,324，101-7 由，得 b,bnt,4，10,,nt
原子物理学简史和大事年表
原子物理学简史 原子物理学是研究原子的结构、运动规律及相互作用的物理学分支。它主要研究：原子的电子结构；原子光谱；原子之间或及其他物质的碰撞过程和相互作用。 经过相当长时期的探索，直到20世纪初，人们对原子本身的结构和内部运动规律才有了比较清楚的认识，之后才逐步建立起近代的原子物理学。 1897年前后，科学家们逐渐确定了电子的各种基本特性，并确立了电子是各种原子的共同组成部分。通常，原子是电中性的，而既然一切原子中都有带负电的电子，那么原子中就必然有带正电的物质。20世纪初，对这一问题曾提出过两种不同的假设。 1904年，汤姆逊提出原子中正电荷以均匀的体密度分布在一个大小等于整个原子的球体内，而带负电的电子则一粒粒地分布在球内的不同位置上，分别以某种频率振动着，从而发出电磁辐射。这个模型被形象的比喻为“果仁面包”模型，不过这个模型理论和实验结果相矛盾，很快就被放弃了。 1911年卢瑟福在他所做的粒子散射实验基础上，提出原子的中心是一个重的带正电的核，及整个原子的大小相比，核很小。电子围绕核转动，类似大行星绕太阳转动。这种模型叫做原子的
核模型，又称行星模型。从这个模型导出的结论同实验结果符合的很好，很快就被公认了。 绕核作旋转运动的电子有加速度，根据经典的电磁理论，电子应当自动地辐射能量，使原子的能量逐渐减少、辐射的频率逐渐改变，因而发射光谱应是连续光谱。电子因能量的减少而循螺线逐渐接近原子核，最后落到原子核上，所以原子应是一个不稳定的系统。 但事实上原子是稳定的，原子所发射的光谱是线状的，而不是连续的。这些事实表明：从研究宏观现象中确立的经典电动力学，不适用于原子中的微观过程。这就需要进一步分析原子现象，探索原子内部运动的规律性，并建立适合于微观过程的原子理论。 1913年，丹麦物理学家玻尔在卢瑟福所提出的核模型的基础上，结合原子光谱的经验规律，应用普朗克于1900年提出的量子假说，和爱因斯坦于1905年提出的光子假说，提出了原子所具有的能量形成不连续的能级，当能级发生跃迁时，原子就发射出一定频率的光的假说。 玻尔的假设能够说明氢原子光谱等某些原子现象，初次成功地建立了一种氢原子结构理论。建立玻尔理论是原子结构和原子
历年北京高中物理合格性考试汇编：原子物理学与相对论(教师版)
历年北京高中物理合格性考试汇编：原子物理学与相对论 一．选择题（共7小题） 1．（2020?北京学业考试）下列说法正确的是（） A．玻尔原子理论第一次将量子观念引入原子领域，提出了定态和跃迁的概念，成功地解释了氢原子光谱的实验规律 B．原子核发生α衰变时，新核与α粒子的总质量等于原来的原子核的质量 C．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时氢原子的能量增加 D．在原子核中，比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固 2．（2020?北京学业考试）目前，在居家装修中，经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有铀钍的花岗岩等岩石都会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是（） A．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生并发射出来的 B．β射线是原子核外电子电离形成的质子流它具有很强的穿透能力 C．已知氡的半衰期为3.8天，若取1g氡放在天平左盘上，砝码放于右盘，左右两边恰好平衡，则3.8天后，需取走0.5g砝码天平才能再次平衡 D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4 3．（2020?北京学业考试）下列说法正确的是（） A．U→Th+He是重核裂变的反应方程式 B．原子核所含核子单独存在时的总质量等于该原子核的质量 C．β衰变所释放的电子是原子核内的自由电子 D．铯原子核Cs的结合能小于铅原子核Pb的结合能 4．（2016?北京学业考试）2016年2月11日，美国的研究人员宣布探测到引力波．引力波是爱因斯坦广义相对论中的一个重要预言．爱因斯坦认为，任何物体加速运动都会给时空带来扰动，这种扰动向外传播形成引力波．引力波的探测难度很大，因为只有质量非常大的天体加速运动时，才会产生较容易探测的引力波．由于引力波与宇宙中物质的相互作用非常微弱，所以引力波在宇宙中几乎无衰减地传播．根据以上信息，下列说法正确的是（）
原子物理学简史和大事年表
原子物理学简史 原子物理学就是研究原子得结构、运动规律及相互作用得物理学分支。它主要研究:原子得电子结构;原子光谱;原子之间或与其她物质得碰撞过程与相互作用。 经过相当长时期得探索,直到20世纪初,人们对原子本身得结构与内部运动规律才有了比较清楚得认识,之后才逐步建立起近代得原子物理学。 1897年前后,科学家们逐渐确定了电子得各种基本特性,并确立了电子就是各种原子得共同组成部分。通常,原子就是电中性得,而既然一切原子中都有带负电得电子,那么原子中就必然有带正电得物质。20世纪初,对这一问题曾提出过两种不同得假设。 1904年,汤姆逊提出原子中正电荷以均匀得体密度分布在一个大小等于整个原子得球体内,而带负电得电子则一粒粒地分布在球内得不同位置上,分别以某种频率振动着,从而发出电磁辐射。这个模型被形象得比喻为“果仁面包”模型,不过这个模型理论与实验结果相矛盾,很快就被放弃了。 1911年卢瑟福在她所做得粒子散射实验基础上,提出原子得中心就是一个重得带正电得核,与整个原子得大小相比,核很小。电子围绕核转动,类似大行星绕太阳转动。这种模型叫做原子得核模型,又称行星模型。从这个模型导出得结论同实验结果符合得很好,很快就被公认了。 绕核作旋转运动得电子有加速度,根据经典得电磁理论,电子应当自动地辐射能量,使原子得能量逐渐减少、辐射得频率逐渐改变,因而发射光谱应就是连续光谱。电子因能量得减少而循螺线逐渐接近原子核,最后落到原子核上,所以原子应就是一个不稳定得系统。 但事实上原子就是稳定得,原子所发射得光谱就是线状得,而不就是连续得。这些事实表明:从研究宏观现象中确立得经典电动力学,不适用于原子中得微观过程。这就需要进一步分析原子现象,探索原子内部运动得规律性,并建立适合于微观过程得原子理论。 1913年,丹麦物理学家玻尔在卢瑟福所提出得核模型得基础上,结合原子光谱得经验规律,应用普朗克于1900年提出得量子假说,与爱因斯坦于1905年提出得光子假说,提出了原子所具有得能量形成不连续得能级,当能级发生跃迁时,原子就发射出一定频率得光得假说。
原子物理学 历年高考题
高中物理学习材料 （灿若寒星**整理制作） 原子物理学 历年高考题 （99年）2．天然放射现象的发现揭示了（ C ） （A ）原子不可再分，（B ）原子的核式结构， （C ）原子核还可再分，（D ）原子核由质子和中子组成。 （00年）关于α、β、γ 三种射线，下列说法中正确的是 （ C ） （A ）α 射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强， （B ）β 射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力， （C ）γ 射线一般伴随着α 或β 射线产生，它的穿透能力最强， （D ）γ 射线是电磁波，它的穿透能力最弱。 （01年）卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有 （ A 、C 、D ） （A ）原子的中心有个核，叫做原子核， （B ）原子的正电荷均匀分布在整个原子中， （C ）原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里， （D ）带负电的电子在核外绕着核旋转。 （02年） 图中P 为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作 用下分成a 、b 、c 三束，以下判断正确的是（ BC ） （A ）a 为α射线、b 为β射线， （B ）a 为β射线、b 为γ射线， （C ）b 为β射线、c 为γ射线， （D ）b 为α射线、c 为γ射线。 （03 年）在核反应方程42 He ＋14 7 N →17 8 O ＋（X ）的括弧中，X 所代表的粒子是（ A ） （A ）11 H ， （B ）2 1 H ， （C ） 0－1 e ， （D ）1 n 。 （03 年）卢瑟福通过＿＿＿α粒子散射＿＿＿＿＿＿＿＿实验，发现了原子中间有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构模型，右面平面示意图中的四条线表示α粒子运动的可能轨迹，在图中完成中间两条α粒子的运动轨迹。 （０４年）下列说法中正确的是C 、D （A ）玛丽·居里首先提出原子的核式结构学说. （B ）卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子. （C ）查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子. （D ）爱因斯坦为解释光电效应的实验规律提出了光子说. （０４年）利用扫描隧道显微镜（STM ）可以得到物质表面原子排列的图象，从而可以研究物质的构成 规律. 下面的照片是一些晶体材料表面的STM 图象，通过观察、比较，可以看到这些材料都是由 原子在空间排列而 ＋原子核 ＋ b － c a P
原子物理学习题答案(褚圣麟)很详细
1．原子的基本状况 1.1解：根据卢瑟福散射公式： 2 02 22 442K Mv ctg b b Ze Ze αθ πεπε== 得到： 21921501522 12619079(1.6010) 3.97104(48.8510)(7.681010) Ze ctg ctg b K ο θαπεπ---??===??????米 式中2 12K Mv α=是α粒子的功能。 1.2已知散射角为θ的α粒子与散射核的最短距离为 2202 1 21 ()(1)4sin m Ze r Mv θ πε=+ ， 试问上题α粒子与散射的金原子核之间的最短距离m r 多大？ 解：将1.1题中各量代入m r 的表达式，得：2min 202 1 21 ()(1)4sin Ze r Mv θπε=+ 1929 619479(1.6010)1910(1)7.6810 1.6010sin 75ο --???=???+???14 3.0210-=?米 1.3 若用动能为1兆电子伏特的质子射向金箔。问质子与金箔。问质子与金箔原子核可能达到的最 解：当入射粒子与靶核对心碰撞时，散射角为180ο。当入射粒子的动能全部转化为两粒子间的势能时，两粒子间的作用距离最小。 根据上面的分析可得： 22 0min 124p Ze Mv K r πε==，故有：2min 04p Ze r K πε= 1929 13 619 79(1.6010)910 1.141010 1.6010 ---??=??=???米
由上式看出：min r 与入射粒子的质量无关，所以当用相同能量质量和相同电量得到核代替质子时，其与靶核的作用的最小距离仍为131.1410-?米。 1.7能量为3.5兆电子伏特的细α粒子束射到单位面积上质量为22/1005.1米公斤-?的银箔上，α粒 解：设靶厚度为't 。非垂直入射时引起α粒子在靶物质中通过的距离不再是靶物质的厚度't ，而是ο60sin /'t t =，如图1-1所示。 因为散射到θ与θθd +之间Ωd 立体 角内的粒子数dn 与总入射粒子数n 的比为： dn Ntd n σ= (1) 而σd 为：2 sin ) ()41 (4 2 2 22 0θ πεσΩ=d Mv ze d （2） 把（2）式代入（1）式，得： 2 sin )()41(4 22220θπεΩ =d Mv ze Nt n dn (3) 式中立体角元0'0'220,3/260sin /,/====Ωθt t t L ds d N 为原子密度。'Nt 为单位面上的原子数，10')/(/-==N A m Nt Ag Ag ηη，其中η是单位面积式上的质量；Ag m 是银原子的质量；Ag A 是银原子的原子量；0N 是阿佛加德罗常数。 将各量代入（3）式，得： 2 sin )()41(324 22 22 00θπεηΩ=d Mv ze A N n dn Ag 由此，得：Z=47
原子物理学第八章习题答案
原子物理学第八章习题 答案 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
第八章 X 射线 8.1 某X 光机的高压为10万伏，问发射光子的最大能量多大？算出发射X 光的最短波长。 解：电子的全部能量转换为光子的能量时，X 光子的波长最短。而光子的最大能量是：5max 10==Ve ε电子伏特 而 min max λεc h = 所以οελA c h 124.01060.1101031063.61958 34max min =?????==-- 8.2 利用普通光学反射光栅可以测定X 光波长。当掠射角为θ而出现n 级极大值出射光线偏离入射光线为αθ+2，α是偏离θ级极大出射线的角度。试证：出现n 级极大的条件是 λααθn d =+2 sin 22sin 2 d 为光栅常数（即两刻纹中心之间的距离）。当θ和α都很小时公式简化为λαθαn d =+)2(2 。 解：相干光出现极大的条件是两光束光的光程差等于λn 。而光程差为：2 sin 22sin 2)cos(cos ααθαθθ+=+-=?d d d L 根据出现极大值的条件λn L =?，应有 λααθn d =+2 sin 22sin 2 当θ和α都很小时，有22sin ;22222sin αααθαθαθ≈+=+≈+ 由此，上式化为：;)2(λααθn d =+ 即 λαθαn d =+)2(2
8.3 一束X 光射向每毫米刻有100条纹的反射光栅，其掠射角为20＇。已知第一级极大出现在离0级极大出现射线的夹角也是20＇。算出入射X 光的波长。 解：根据上题导出公式： λααθn d =+2 sin 22sin 2 由于'20,'20==αθ，二者皆很小，故可用简化公式： λαθαn d =+)2(2 由此，得：οαθαλA n d 05.5)2 (;=+= 8.4 已知Cu 的αK 线波长是1.542ο A ，以此X 射线与NaCl 晶体自然而成'5015ο角入射而得到第一级极大。试求NaCl 晶体常数d 。 解：已知入射光的波长ολA 542.1=，当掠射角'5015οθ=时，出现一级极大（n=1）。 οθλ θ λA d d n 825.2sin 2sin 2=== 8.5 铝（Al ）被高速电子束轰击而产生的连续X 光谱的短波限为5ο A 。问这时是否也能观察到其标志谱K 系线？ 解：短波X 光子能量等于入射电子的全部动能。因此 31048.2?≈=λεc h 电电子伏特 要使铝产生标志谱K 系，则必须使铝的1S 电子吸收足够的能量被电离而产生空位，因此轰击电子的能量必须大于或等于K 吸收限能量。吸收限能量可近似的表示为：
高中物理考点归纳.doc
高中物理考点归纳 一、考试目标与要求 高考物理在考查知识的同时注重考查能力，并把对能力的考查放在首要位置。通过考核知识及其运用来鉴别考生能力的高低，但不把某些知识与某种能力简单地对应起来。 目前，高考物理科要考核的能力主要包括以下几个方面： 1．理解能力理解物理概念、物理规律的确切含义，理解物理 规律的适用条件，以及它们在简单情况下的应用；能够清楚认识概念和规律的表达形式（包括文字表述和数学表述）；能够鉴别关于概念 和规律的似是而非的说法；理解相关知识的区别和联系。 2．推理能力能够根据已知的知识和物理事实、条件，对物理 问题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断，并能把推理过程正确地表达出来。 3．分析综合能力能够独立地对所遇的问题进行具体分析、研究，弄清其中的物理状态、物理过程和物理情境，找出其中起重要作用的因素及有关条件；能够把一个复杂问题分解为若干较简单的问题，找出它们之间的联系；能够提出解决问题的方法，运用物理知识综合解决所遇到的问题。 4．应用数学处理物理问题的能力能够根据具体问题列出物理 量之间的关系式，进行推导和求解，并根据结果得出物理结论；必要 时能运用几何图形、函数图像进行表达、分析。
5．实验能力能独立的完成附表 2、附表 3 中所列的实验，能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实验条件，会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论，对结 论进行分析和评价；能发现问题、提出问题，并制定解决方案；能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题，包括简单的设计性实验。 二、考试范围与要求 要考查的物理知识包括力学、热学、电磁学、光学、原子物理学、原子核物理学等部分。考虑到课程标准中物理知识的安排和高校录取新生的基本要求，《考试大纲》把考试内容分为必考内容和选考内容两类，必考、选考内容各有 4 个模块，具体模块及内容见附表 1。除必考内容外，考生还必须从 4 个选考模块中选择 2 个模块作为自己的考试内容，但不得同时选择模块 2-2 和 3-3。必考和选考的知识内容见附表 2 和附表 3。考虑到大学理工类招生的基本要求，各实验省区不得削减每个模块内的具体考试内容。 对各部分知识内容要求掌握的程度，在附表 2、附表 3 中用数字Ⅰ、Ⅱ标出。Ⅰ、Ⅱ的含义如下： Ⅰ．对所列知识要知道其内容及含义，并能在有关问题中识别和 直接使用，与课程标准中 "了解 "和"认识 "相当。 Ⅱ．对所列知识要理解其确切含义及与其他知识的联系，能够进 行叙述和解释，并能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用，与课程标准中 "理解 "和"应用 "相当。
原子物理学习题答案(褚圣麟)
7.2 原子的3d 次壳层按泡利原理一共可以填多少电子？为什么？ 答：电子的状态可用四个量子s l m m l n ,,,来描写。根据泡利原理，在原子中不能有两个电子处在同一状态，即不能有两个电子具有完全相同的四个量子数。 3d 此壳层上的电子，其主量子数n 和角量子数l 都相同。因此，该次壳层上的任意两个电子，它们的轨道磁量子数和自旋磁量子数不能同时相等，至少要有一个不相等。对于一个给定的l m l ,可以取12;,....,2,1,0+±±±=l l m l 共有个值；对每个给定的s l m m ,的取值是 2 1 21-或，共2个值；因此，对每一个次壳层l ,最多可以容纳）（122+l 个电子。 3d 次壳层的2=l ，所以3d 次壳层上可以容纳10个电子，而不违背泡利原理。 7.4 原子中能够有下列量子数相同的最大电子数是多少？ n l n m l n )3(;,)2(;,,)1(。 答：（1）m l n ,,相同时，s m 还可以取两个值：2 1 ,21-==s s m m ；所以此时最大电子数为2个。 （2）l n ,相同时，l m 还可以取两12+l 个值，而每一个s m 还可取两个值，所以l n ,相同的最大电子数为)12(2+l 个。 （3）n 相同时，在（2）基础上，l 还可取n 个值。因此n 相同的最大电子数是： 21 2)12(2n l N n l =+=∑-= 7.5 从实验得到的等电子体系K Ⅰ、Ca Ⅱ……等的莫塞莱图解，怎样知道从钾Z=19开始不填s d 43而填次壳层，又从钪Z=21开始填s d 43而不填次壳层？ 解：由图7—1所示的莫塞莱图可见，S D 2 2 43和相交于Z=20与21之间。当Z=19和 20时，S 24的谱项值大于D 23的值，由于能量同谱项值有hcT E -=的关系，可见从钾Z=19 起到钙Z=20的S 2 4能级低于D 2 3能级，所以钾和钙从第19个电子开始不是填s d 43而填次壳层。从钪Z=21开始，S 2 4谱项低于D 2 3普项，也就是D 2 3能级低于S 2 4能级，所以，从钪Z=21开始填s d 43而不填次壳层。 7.6 若已知原子阿Ne,Mg,P 和Ar 的电子壳层结构与“理想”的周期表相符，试写出这些原子组态的符号。
原子物理学杨福家1-6章课后习题答案
原子物理学课后前六章答案（第四版） 福家著(高等教育) 第一章：原子的位形：卢瑟福模型 第二章：原子的量子态：波尔模型 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 第一章 习题1、2解 1.1 速度为v 的非相对论的α粒子与一静止的自由电子相碰撞，试证明：α粒子的最大偏离角约为 10-4rad. 要点分析: 碰撞应考虑入射粒子和电子方向改变.并不是像教材中的入射粒子与靶核的碰撞(靶核不 动).注意这里电子要动. 证明：设α粒子的质量为M α，碰撞前速度为V ，沿X 方向入射；碰撞后，速度为V'，沿θ方向散 射。电子质量用me 表示，碰撞前静止在坐标原点O 处，碰撞后以速度v 沿φ方向反冲。α粒子-电子系统在此过程中能量与动量均应守恒，有： （1） ?θααcos cos v m V M V M e +'= （2）
? θ α sin sin 0v m V M e - ' = （3）作运算：（2）×sinθ±(3)×cosθ,得 ) sin( sin ? θ θ α+ =V M v m e （4） ) sin( sin ? θ ? α α+ ='V M V M （5）再将（4）、（5）二式与（1）式联立，消去Ｖ’与v， ) ( sin sin ) ( sin sin 2 2 2 2 2 2 2 2 ? θ θ ? θ ? α α α+ + + =V m M V M V M e 化简上式，得 θ ? ? θα2 2 2sin sin ) ( sin e m M + = + （６）若记 α μ M m e = ，可将（６）式改写为 θ ? μ ? θ μ2 2 2sin sin ) ( sin+ = + （７）视θ为φ的函数θ（φ），对（7）式求θ的极值，有 )] (2 sin 2 sin [ )] sin( 2 [sin? θ ? μ ? θ μ θ ? θ + + - = + - d d 令 = ? θ d d ，则 sin2(θ+φ)-sin2φ=0 即 2cos(θ+2φ)sinθ=0 若 sinθ=0, 则θ=0（极小）（8） （2）若cos(θ+2φ)=0 ,则θ=90o-2φ（9）
(完整版)原子物理学练习题及答案
填空题 1、在正电子与负电子形成的电子偶素中，正电子与负电子绕它们共同的质心的运动，在n = 2的状态， 电子绕质心的轨道半径等于 nm 。 2、氢原子的质量约为____________________ MeV/c 2。 3、一原子质量单位定义为 原子质量的 。 4、电子与室温下氢原子相碰撞，欲使氢原子激发，电子的动能至少为 eV 。 5、电子电荷的精确测定首先是由________________完成的。特别重要的是他还发现了_______ 是量子化的。 6、氢原子 n=2,n φ =1与H + e 离子n=?3,?n φ?=?2?的轨道的半长轴之比a H /a He ?=____,半短 轴之比b H /b He =__ ___。 7、玻尔第一轨道半径是0.5291010-?m,则氢原子n=3时电子轨道的半长轴a=_____,半短轴 b?有____个值，?分别是_____?， ??, . 8、 由估算得原子核大小的数量级是_____m,将此结果与原子大小数量级? m 相比, 可以说明__________________ . 9、提出电子自旋概念的主要实验事实是-----------------------------------------------------------------------------和_________________________________-。 10、钾原子的电离电势是4.34V ，其主线系最短波长为 nm 。 11、锂原子（Z =3）基线系（柏格曼系）的第一条谱线的光子能量约为 eV （仅需两位有效数字）。 12、考虑精细结构，形成锂原子第二辅线系谱线的跃迁过程用原子态符号表示应为——————————————————————————————————————————————。 13、如果考虑自旋, 但不考虑轨道-自旋耦合, 碱金属原子状态应该用量子数———————————— 表示，轨道角动量确定后, 能级的简并度为 。 14、32P 3/2→22S 1/2 与32P 1/2→22S 1/2跃迁, 产生了锂原子的____线系的第___条谱线的双线。 15、三次电离铍(Z =4)的第一玻尔轨道半径为 ，在该轨道上电子的线速度为 。 16、对于氢原子的32D 3/2能级，考虑相对论效应及自旋-轨道相互作用后造成的能量移动与电子动能及电子与核静电相互作用能之和的比约为 。 17、钾原子基态是4s,它的四个谱线系的线系限的光谱项符号,按波数由大到小的次序分别 是______,______,_____,______. (不考虑精细结构，用符号表示). 18、钾原子基态是4S ，它的主线系和柏格曼线系线系限的符号分别是 _________和 __ 。 19、按测不准关系,位置和动量的不确定量 ?x,x p ? 之间的关系为_____ 。 20、按测不准关系,位置和动量的不确定量 ?E,t ? 之间的关系为_____ 。 21、已知He 原子1P 1→1S 0跃迁的光谱线在磁场中分裂为三条光谱线。若其波数间距为?~v ，
原子物理学谱
原子物理学年谱 原子物理学大事年表 公元前384～322年古希腊哲学家亚里士多德提出“四元素说”. 公元前500～400年古希腊人留基伯及其学生德谟克利特等古希腊哲学家首先提出“原子说”. 公元1661年英国化学家波义耳首先提出了化学元素的概念. 公元1687年英国物理学家牛顿在其著作《自然哲学的数学原理》中奠定了经典力学基础，引入超距作用概念. 公元1774年法国化学家拉瓦锡提出质量守恒原理. 公元1789年德国化学家克拉普罗特首先发现了自然界中最重的元素——铀. 公元1808年英国化学家道尔顿在他的著名著作《化学哲学新系统》中，提出了用来解释物质结构的“原子分子学说”. 公元1811年意大利化学家阿伏加德罗提出了理想气体分子的假设，得出了著名的阿伏加德罗常数，并在1865首次实验测定. 公元1820年瑞典化学家白则里提出了化学原子价概念，并在1828年发表了原子量表. 公元1832年英国物理学家法拉第提出了电解定律. 公元1854年德国的吹玻璃工匠兼发明家盖斯勒用“盖斯勒管”进行了低气压放电实验. 公元1858年德国物理学家普吕克尔在研究低气压放电管时发现面对阴极出现绿色辉光. 公元1864年德国物理学家汗道夫发现阴极射线. 公元1869年俄国化学家门捷列夫和德国化学家迈耶按照原子量的顺序将元素排成了“元素周期表”，又在1871年写成了《化学原理》一书. 公元1876年德国物理学家戈德斯坦断定低气压放电管中的绿色辉光是由阴极射线产生的. 公元1884年瑞典化学家阿仑尼乌斯首先提出了电离学说，认为离子就是带有电荷的原子. 公元1885年英国物理学家克鲁克斯用实验证明阴极射线是一种具有质量带有电花的粒子流，而不是没有质量的光束. 公元1891年爱尔兰物理学家斯托尼首先提出把电解时所假想的电单元叫做“电子”. 公元1895年 德国物理学家伦琴在12月28日宣布发现了x射线(又称伦琴射线).为此他获得了1901年度首届诺贝尔物理学奖. 法国物理学家佩兰断定阴极射线确是带负电荷的微粒流，他曾因研究物质的间断结构和测量原子体积而获得了1926年度诺贝尔物理学奖.
原子物理知识点汇总
高考考点：原子物理考点分析 一、 历史人物及相关成就 1、 汤姆生：发现电子，并提出原子枣糕模型 ——说明原子可再分 2、 卢瑟福：α粒子散射实验——说明原子的核式结构模型 发现质子 3、 查德威克：发现中子 4、 约里奥.居里夫妇：发现正电子 5、 贝克勒尔：发现天然放射现象——说明原子核可再分 6、 爱因斯坦：质能方程2 mc E =，2 mc E ?=? 7、 玻尔：提出玻尔原子模型，解释氢原子线状光谱 8、 密立根：油滴实验——测量出电子的电荷量 二、 核反应的四种类型 类型 可控性 核反应方程典例 衰变 α衰变 自发 e H Th U 422349023892 +→ β衰变 自发 e Pa 012349123490Th -+→ 人工转变 人工控制 H o He N 1117842147+→+卢瑟福发现质子 n C He Be 101264294 +→+查德威克发现中子 n P He l 103015422713A +→+ 约里奥.居里夫妇 e Si P 0130143015 +→ 发现放射性同位素，同 时发现正电子 n Kr a n U 108936144561023592 3B ++→+ 重核裂变 比较容易进行人工控制 n Sr Xe n U 10903813654102359210++→+ 轻核聚变 除氢弹外无法控制 n He H H 10423121+→+ 提醒： 1、 核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单箭头表示反应方向，不能用等号连 接。 2、 核反应的生成物一定要以实验事实为基础，不能凭空只依据两个守恒定律杜撰出生成物来写 出核反应方程 3、 核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，遵循电荷数守恒 三、 三种射线比较 种类 )(4 2He 射线α )(0 1e -射线β 射线γ 速度 0.1c 0.99c C 在电磁场中 偏转 与a 射线反向偏转 不偏转 贯穿本领 最弱，用纸能挡住 较强，穿透几毫米的铝板 最强，穿透几厘米的 铅板 对空气的电离作用 很强 较弱 很弱 在空气中的径迹 粗、短、直 细、较长、曲折 最长 通过胶片 感光 感光 感光 产生机制 核内两个中子和两个质子结合的比较紧密，有时会作为一个整体从较大的原子核抛射出来 核内的中子可以转化为一个质子和一个电子，产生的电子从核内发射出来 放射性原子核在发生两种衰变后产生得新核往往处于高能级，当它向低能级跃迁时，辐射r 光子 提醒： 1、 半衰期：表示原子衰变一半所用时间 2、 半衰期由原子核内部本身的因素据顶，跟原子所处的物理状态(如压强、温度)或化学状态（如 单质、化合物）无关
原子物理学文献综述
攻读硕士学位研究生试卷（作业）封面 （2013至2014学年度第二学期） 题目原子物理学文献综述—结合初高中物理教学科目物理学前沿问题 姓名刘立宏 专业学科教学（物理） 入学年月2013.9 简短评语 成绩：授课教师签字：
原子物理学文献综述 对于原子物理学，在初高中物理课本中都有所呈现。初中课本主要简单介绍了原子的组成结构、两种核反应（核聚变，核裂变）、核能的利用等。高中课本中这一部分内容在选修3-5中呈现，主要介绍了原子结构的探索历程、氢原子的能级结构、几种常见的射线、粒子物理与宇宙的起源等。和初中课本中呈现的相比，高中课本中更加的详细，范围更广，深度有所增加，并且增加了有关原子物理学的分析与计算，物理学史的内容较多。本文结合有关初高中原子物理学中的教学以及原子物理学的前沿等研究，做一些简单的综述。 一、高中原子物理学中问题的理解与计算探讨 高中物理在有关原子物理学这一部分，常常遇的主要有半衰期、质能方程、氢原子能级、核反应等计算问题。对于半衰期计算问题，徐高本为学习半衰期应注意掌握两点：“一是要正确理解半衰期；二是要能熟练计算半衰期。要理解半衰期，应从半衰期的定义、决定因素、物理意义三方面来进行”。1并举了相应的例题，无论对老师还是学生都有一定的启发意义。对于质能方程的理解与应用，李春来通过一道物理作业习题，并通过统计学生作答情况，给出了理解质能方程以及解决质能方程问题时首先应理解的几个关系：“（1）质量单位、原子核质量、原子核质量数的关系。（2）质量数与物质摩尔质量的关系。(3)电子伏与焦耳的关系。（4）质量和能量的关系”。2并通过举例对四个关系进行了详细的说明。对于原子能级光谱问题，伊祖斌，方士华通过对氢原子光谱照片的分析与计算，给出了通过氢原子能级照片如何知道某条谱线的来历，怎样计算某一激发态的能量等。相比课本中从讲解、文字到表格，从表格到公式，这些都显得比较直观。“照片的利用，使问题变得直观、亲切。而有关的计算，又和所学知识密切联系，能使学生们进一步了解玻尔的量子学说，对氢原子的轨道量子化以及能量辐射的量子化能有更深的理解”。3宋瑞金通过结合高考题的方式，探讨了核反应中的电荷数、动量、能量、能量动量同时守恒问题。 二、原子物理学的教学探讨 社会的发展以及科技的进步，使得人们对于原子物理学的教学产生了一些新1徐高本.半衰期的理解与计算[J].中学生数理化.2012（5）:19. 2李春来.关于质能方程计算的错误剖析[J].物理教师.2005（6）：20—22. 3伊祖斌，方士华.对氢原子光谱谱线的有关计算[J]..物理教师.2007（7）：22.
原子物理学杨福家第一章答案
第一章习题1、2解 1.1 速度为v的非相对论的α粒子与一静止的自由电子相碰撞，试证明：α粒子的最大偏离角约为10-4rad. 要点分析: 碰撞应考虑入射粒子和电子方向改变.并不是像教材中的入射粒子与靶核的碰撞(靶核不动).注意这里电子要动. 证明：设α粒子的质量为Mα，碰撞前速度为V，沿X方向入射；碰撞后，速度为V'，沿θ方向散射。电子质量用m e表示，碰撞前静止在坐标原点O处，碰撞后以速度v沿φ方向反冲。α粒子-电子系统在此过程中能量与动量均应守恒，有： 2 2 2 2 1 2 1 2 1 v m V M V M e + ' = α α（1） ? θ α α cos cos v m V M V M e + ' =（2） ? θ α sin sin 0v m V M e - ' =（3） 作运算：（2）×sinθ±(3)×cosθ,得 ) sin( sin ? θ θ α+ =V M v m e（4） ) sin( sin ? θ ? α α+ ='V M V M（5）
再将（4）、（5）二式与（1）式联立，消去Ｖ’与v ， 化简上式，得 （６） θ?μ?θμ222sin sin )(sin +=+ （７） 视θ为φ的函数θ（φ），对（7）式求θ的极值，有 令 θ+φ)-sin2φ=0 即 2cos(θ+2φ)sin θ=0 （1） 若 sin θ=0, 则 θ=0（极小） （8） （2）若cos(θ+2φ)=0 则 θ=90o-2φ （9） 将（9）式代入（7）式，有 θ ?μ?μ2202)(90si n si n si n +=-
由此可得 θ≈10-4弧度（极大） 此题得证。 1.2（1）动能为5.00MeV的α粒子被金核以90°散射时，它的瞄准距离（碰撞参数）为多大？ （2）如果金箔厚1.0 μm，则入射α粒子束以大于90°散射（称为背散射）的粒子数是全部入射粒子的百分之几？ 要点分析:第二问是90°～180°范围的积分.关键要知道n, 注意推导出n值. 其他值 解：（1）依 金的原子序数 Z2=79 答：散射角为90o所对所对应的瞄准距离为22.8fm. (2)解: 第二问解的要点是注意将大于90°的散射全部积分出来. (问题不知道nA,但可从密度与原子量关系找出) 从书后物质密度表和原子量表中查出 Z Au=79,A Au=197, ρAu=1.888×104kg/m3
(完整版)高中物理考纲
川、各学科考核目标、内容 物理 根据普通高等学校对新生文化素质的要求，依据中华人民共和国教育部2003 年颁布的《普通高中课程方案（实验）》、《普通高中物理课程标准（实验）》和《2015 年普通高等学校 招生全国统一考试大纲（物理科）》，结合教学实际，确定高考理工类物理科考试内容。考试内容包括知识和能力两个方面。 高考物理试题着重考查考生知识、能力和科学素养，注重理论联系实际，注重科学技术和社会、经济发展的联系，注意物理知识在生产、生活等方面的广泛应用，以有利于高校选拔新生，并有利于激发考生学习科学的兴趣，培养实事求是的态度，形成正确的价值观，促进“知识与技 能” 、“过程与方法” 、“情感态度与价值观”三维课程培养目标的实现。 一、考试目标与要求 高考物理在考查知识的同时注重考查能力，并把对能力的考查放在首要位置。通过考查知识来鉴别考生能力的高低，但不把某些知识与某种能力简单地对应起来。 高考物理科要考查的能力主要包括以下几个方面： 1．理解能力 ①理解物理概念、物理规律的确切含义，理解物理规律的适用条件，以及它们在简单情况下的应用； ②能够清楚认识概念和规律的表达形式（包括文字表述和数学表述）； ③能够鉴别关于概念和规律的似是而非的说法； ④理解相关知识的区别和联系。 2．推理能力 ①能够根据已知的知识和物理事实、条件，对物理问题进行逻辑推理和论证，得出正确 的结论或作出正确的判断； ②能把推理过程正确地表达出来。 3．分析综合能力 ①能够独立地对所遇的问题进行具体分析、研究，弄清其中的物理状态、物理过程和物 理情境，找出其中起重要作用的因素及有关条件； ②能够把一个复杂问题分解为若干较简单的问题，找出它们之间的联系； ③能够提出解决问题的方法，运用物理知识综合解决所遇到的问题。 4．应用数学处理物理问题的能力
原子物理学(褚圣麟)完整答案#
原子物理学习题解答
第一章 原子的基本状况 1.1 若卢瑟福散射用的α粒子是放射性物质镭C ' 放射的，其动能为 7.68 ?106 电子伏 特。散射物质是原子序数 Z = 79 的金箔。试问散射角θ = 150ο 所对应的瞄准距离b 多大？ 解：根据卢瑟福散射公式： M v 2 θ K α c o t = 4 π ε 0 b = 4 π ε 0 b 2 Z e 2 Z e 2 2 得到： Z e 2ct g θ 7 9 ? (1 .6 0 ? 1 01 9 ) 2 ct g 1 5 0ο - 1 5 b = 2 2 = = 3 .9 7 ? 1 0 ( 4π ? 8 .8 5 ? 1 0 - 1 2 ) ? (7 .6 8 ? 1 06 ? 1 0- 1 9 ) 米 4πε K 0 α 式中 K = 1 Mv 2 是α 粒子的功能。 α 2 1.2 已知散射角为θ 的α粒子与散射核的最短距离为 2 Z e 2 1 1 r m = ( 4 π ε ) ( 1 + ) ，试问上题α粒子与散射的金原子核 M v 2 s i n θ 2 之间的最短距离r m 多大？ 解：将 1.1 题中各量代入r m 的表达式，得： 1 2 Z e 2 1 = (1 + r m i n ( 4π ε Mv 2 ) ) s i n θ 0 2 - 1 9 2 4 ? 7 9 ? (1 .6 0 ? 1 0 ) 1 = 9 ? 1 0 9 ? ? (1 + ) 7 .6 8 ? 1 0 6 ? 1 .6 0 ? 1 0 - 1 9 sin 7 5ο = 3 .0 2 ? 1 0 - 1 4 米 1.3 若用动能为 1 兆电子伏特的质子射向金箔。问质子与金箔。问质子与金箔原子核可 能达到的最小距离多大？又问如果用同样能量的氘核（氘核带一个 +e 电荷而质量是质子的 两倍，是氢的一种同位素的原子核）代替质子，其与金箔原子核的最小距离多大？ 解：当入射粒子与靶核对心碰撞时，散射角为180ο 。当入射粒子的动能全部转化为两 粒子间的势能时，两粒子间的作用距离最小。 根据上面的分析可得： 2 2 1 Ze Z e M v 2 = K = ，故有： r = m i n p 2 4 πε 0 r m i n 4 π ε 0 K p 7 9 ? (1 . 6 0 ? 1 0 - 1 9 ) 2 = 1 . 1 4 ? 1 0 - 1 3 米 = 9 ? 1 0 9 ? 1 0 6 ? 1 . 6 0 ? 1 0 - 1 9
原子物理学杨福家第二章习题答案
第二章习题 2-1 铯的逸出功为，试求： (1)铯的光电效应阈频率及阈值波长； (2)如果要得到能量为的光电子，必须使用多少波长的光照射 解：（1） ∵ E =hν-W 当hν=W 时，ν为光电效应的最低频率（阈频率），即 ν =W /h =××10-19/×10-34 =×1014 ∵ hc /λ=w λ=hc /w =×10-7(m) (2) ∵ mv 2/2=h ν-W ∴ = h ν ν=h λ=c /ν=hc /(m)=×10-7m 2-2 对于氢原子、一次电离的氦离子He +和两次电离的锂离子Li ++，分别计算它们的： (1)第一、第二玻尔轨道半径及电子在这些轨道上的速度； (2)电子在基态的结合能； (3)由基态到第一激发态所需的激发能量及由第一激发态退激到基态所放光子的波长． n e e Z n a ∴H: r 1H =×12/1nm= r 2 H =×22/1= V 1H = ×106×1/1= ×106(m/s) V 2H = ×106×1/2= ×106(m/s) ∴He+: r 1He+=×12/2nm= r 2He+=×22/2= V 1 He+= ×106×2/1= ×106(m/s) V 2 He+= ×106×2/2= ×106(m/s) Li ++: r 1 Li++=×12/3nm= r 2 Li++=×22/3=
V 1 Li++= ×106×3/1= ×106(m/s) V 2 Li++= ×106×3/2= ×106(m/s) (2) 结合能：自由电子和原子核结合成基态时所放出来的能量，它等于把电子从基态电离掉所需要的能量。 ∵ 基态时n =1 H: E 1H = He+: E 1He+=×Z 2=×22= Li ++: E 1Li+=×Z 2=×32= (3) 由里德伯公式 Z 2××3/4= 注意H 、He+、Li++的里德伯常数的近似相等就可以算出如下数值。 2-3 欲使电子与处于基态的锂离子Li ++发生非弹性散射，试问电子至少具有多大的动能 要点分析:电子与锂质量差别较小, 可不考虑碰撞的能量损失.可以近似认为电子的能量全部传给锂,使锂激发. 解：要产生非弹性碰撞,即电子能量最小必须达到使锂离子从基态达第一激发态,分析电子至少要使Li ++从基态n =1激发到第一激发态n =2. 因为 Z n ⊿E =E 2-E 1=Z 2R Li ++hc (1/12-1/22)≈32××3/4eV= 讨论:锂离子激发需要极大的能量 2-4 运动质子与一个处于静止的基态氢原子作完全非弹性的对心碰撞，欲使氢原子发射出光子，质子至少应以多大的速度运动 要点分析:质子与氢原子质量相近,要考虑完全非弹性碰撞的能量损失.计算氢原子获得的实际能量使其能激发到最低的第一激发态. 解： 由动量守恒定律得 m p V =(m p +m H )V ' ∵ m p =m H V’=V /2 由能量守恒定律,传递给氢原子使其激发的能量为: