Atomic Physics
原子物理原子核物理概论总结
原子物理原子核物理概论总结英文回答：Introduction:In the field of atomic and nuclear physics, we study the fundamental properties and behaviors of atoms and atomic nuclei. This branch of physics explores the structure, composition, and interactions of these microscopic particles. By understanding the principles of atomic and nuclear physics, we gain insights into the nature of matter and the forces that govern the universe.Atomic Physics:Atomic physics focuses on the study of atoms, which are the building blocks of matter. It investigates the behavior of electrons within atoms and the interactions between atoms and electromagnetic radiation. One of the key concepts in atomic physics is the energy levels ofelectrons in atoms. These energy levels are quantized, meaning that electrons can only occupy specific energy states. The study of atomic physics has led to the development of various technologies, such as lasers, atomic clocks, and atomic spectroscopy.Nuclear Physics:Nuclear physics, on the other hand, deals with the structure and behavior of atomic nuclei. It explores the properties of protons and neutrons, which are the constituents of atomic nuclei. Nuclear physics investigates nuclear reactions, such as nuclear fission and fusion, which release vast amounts of energy. It also examines the stability and decay of atomic nuclei, including radioactive decay. Nuclear physics has applications in fields such as energy production, medicine (e.g., nuclear medicine), and nuclear weapons.Connection between Atomic and Nuclear Physics:Atomic and nuclear physics are closely related fields,as they both study the fundamental particles that make up matter. Atomic physics provides a foundation for understanding the behavior of electrons, which play a crucial role in determining the properties of atoms. Nuclear physics, on the other hand, delves into the structure and properties of atomic nuclei, which are composed of protons and neutrons. The study of atomic and nuclear physics together allows us to comprehend the complex interactions between electrons and atomic nuclei, leading to a deeper understanding of matter and the universe.Conclusion:In conclusion, atomic and nuclear physics are essential branches of physics that explore the properties and interactions of atoms and atomic nuclei. Atomic physics focuses on the study of electrons and their behavior within atoms, while nuclear physics investigates the structure and behavior of atomic nuclei. These fields are interconnected, providing a comprehensive understanding of the fundamental particles that make up matter. The knowledge gained fromatomic and nuclear physics has led to numerous technological advancements and applications in various fields. By continuing to study and explore these areas, we can further unravel the mysteries of the universe.中文回答：介绍：原子物理和核物理是研究原子和原子核的基本性质和行为的领域。
英文版原子物理课件
1.1 Introduction
The origins of atomic physics :quantum mechanics Bohr model of the H This introductory chapter surveys some of the early ideas: Spectrum of atomic H and Bohr Theory Einstein's treatment of interaction of atom with light the Zeeman effect Rutherford scattering And so on
Shanxi University Atomic Physics
1.2 Spectrum of atomic hydrogen_3
Wavenumbers may seem rather old-fashioned but they are very useful in atomic physics
the characteristic spectrum for atoms is composed of discrete lines that are the ‘fingerprint' of the element.
In 1888, the Swedish professor J. Rydberg found that the spectral lines in hydrogen obey the following mathematical formula:
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Lyman series: n’ = 2; 3; 4; … n = 1. Balmer (n = 2), Paschen series: (n = 3), Brackett (n = 4) and Pfund (n = 5)
杨福家-原子物理-第四版-第三章
波长的测定
拍频： 1 2 观察一个拍的时间： 1 则
t 1
或
t 1
又
x V t
=
V
即
x 1 V
,
V
2
2
如果两者频率相等， 则没有拍出现。但 是要完全肯定没有 拍现象出现，必须 观察无限长时间才 行，而此时所测量 的波已经在空间无 限扩展。
不仅辐射具有二象性 ，而且一切实物粒子也具 有二象性。
《原子物理学》(Atomic Physics)
第三章 量子力学导论
注意：这一假设建立了对实物粒子的一种新的图象 ，这种图象既允许它.表现微粒性，又允许它表现出 波动性。这种波称为“物质波”或“德布罗易波” 。
从经典物理看来，简直是荒谬和不可思议，看来提出这种 想法没有一定的气魄是不行的。德布罗意回忆说：“我当 时只不过是一种想法，不过尚没有诞生，而且觉得这种想 法不敢讲出去”。
事实上，原子 是稳定的，辐射电 磁波的频率也只是 某些确定的值．
《原子物理学》(Atomic Physics)
第三章 量子力学导论
1913年玻尔提出了自己的原子结构假说
1、定态条件 —不同的轨道对应着 不同的状态，在这些状态中，尽 管电子在做变速运动，却不辐射 能量；
2、频率条件 —原子在不同的状态 之中具有不同的能量，当电子从 一个轨道跃迁到另一个轨道时， 会以电磁波形式放出或者吸收一 定的能量；
《原子物理学》(Atomic Physics)
第三章 量子力学导论
第三章 量子力学导论
《原子物理学》(Atomic Physics)
第三章 量子力学导论
主要内容：
1、玻尔理论的困难 2、波粒二象性 3、不确定关系 4、波函数及其统计解释 5、薛定谔方程 6、量子力学问题的几个简例 7、量子力学对氢原子的描述
原子物理学(Atomic Physics) 主要参考书：褚圣麟,《原子物理学》,高等教育出版社杨福家,《原子物理学》
e 1.60217733(49)1019 C
根据电子的电量及荷质比e/me，可定 出电子的质量为：
me 9.1093897(54) 1028 g
两个小插曲：
早在1890年，休斯特(A．schuster)就曾研究过氢放电管中阴 极射线的偏转。且算出构成阴极射线微粒的荷质比为氢离子荷 质比的千倍以上。但他不敢相信自己的测量结果，而觉得“阴 极射线粒子质量只有氢原子的千分之一还不到”的结论是荒谬 的；相反，他假定：阴极射线粒子的大小与原子一样，而电荷 却较氢离子大。
此 粒子的运动基本不
受电子影响。
显微镜
实验结果表明：绝大部分粒子经金箔 散射后，散射角很小（2~3），但 有1/8000的粒子偏转角大于90 ，甚 至被反射回来。
汤姆逊模型无法解释 粒子散射实验中的大角度散射
对于汤姆逊模型， 粒子受到原子正电荷的最大作用力为：
2Ze2
F 40R2
R为原子半径。
用不同方法估算出的原子半径有一定的偏差，但数 量级相同，都是10-10米。
1.2 电子的发现
1833年，法拉第(M．Faraday)提出电解定律，依此推得：一 摩尔任何原子的单价离子永远带有相同的电量。这个电量，就 是法拉第常数F，其值是法拉第在实验中首次确定的。
1874年，斯通尼(G. J. Stoney)指出，电离后的原子所带的电 荷为一基本电荷的整数倍，并推算出这一基本电荷的近似值 (e=F/N0)。在1881年，斯通尼提出用“电子”命名基本电荷。
+Ze
vf vi
dv
42Ze02Lr0d
(其中 vi
和 vf
分别代表 粒子
的初速度和末速度)
并代入
r0
原子物理学第一章
Atomic Physics 原子物理学
背景知识 在此基础上，1893年道尔顿提出了他的原 子学说，他认为:
1.一定质量的某种元素，由极大数目的该元 素的原子所构成；
2.每种元素的原子，都具有相同的质量，不 同元素的原子，质量也不相同； 3.两种可以化合的元素，它们的原子可能按
几种不同的比率化合成几种化合物的分子。
Atomic Physics 原子物理学
背景知识 1808，法国盖· 吕萨克定律告诉我们，在每 一种生成或分解的气体中，组分和化合物气 体的体积彼此之间具有简单的整数比； 1811，意大利阿伏伽德罗发现气体的体积 与其中所含的粒子数目有关。同温同压下， 相同体积的不同气体含有相等数目的分子； 1826，英国布朗观察到液体中的悬浮微粒作 无规则的起伏运动---布朗运动；
从上式可以预言下列四种关系： ① 在同一 粒子源和同一散射物的情况下
dn 在同一散射角， d
dn 4 Sin 常数 d 2
② 用同一粒子源和同一种材料的散射物，
t
dn 4 ③ 用同一个散射物，在同一个散射角， v 常数 d
3．散射截面的物理意义
设有一薄膜，面积为A，厚度为ｔ，单位体积内的原子数为N ，则薄膜中的总原子数是： N＇ NAt
近似：设薄膜很薄，薄膜内的原子核对射来的粒子前后不互 相覆盖。 则N’个原子把粒子散射到d中的总有效散射截面为：
d N `d NAtd
n A
dn d
dn dn d Ntd d n A nNt
问题： (l) d的物理意义？
(2) 库仑散射公式为什么不能直接检验?
(3) 如果粒子以一定的瞄准距离接近原子核时， 以90o 角散射，当粒子以更小的瞄准距离接近 原子核时，散射角的范围是什么? (4) 卢瑟福依据什么提出他的原子模型? (5) 卢瑟福模型与汤姆逊模型的主要区别是什么?
《原子核物理》(辐照方向)课程大纲
《原子核物理》课程教学大纲课程性质：专业基础课教学对象：核工程与核技术辐射化工专业本科学生学时学分：54学时 3学分编写单位：核工程与技术学院编写人：杜纪富审定人：编写时间：2011年5月一、课程说明1、课程简介本课程是原子物理学课程的姊妹篇，它以阐述原子及原子核的结构、特性为中心。
主要内容包括核结构模型、原子核的放射性、α衰变、β衰变、γ衰变、核反应及核能和放射性的应用等。
2、课程教学目标本课程是近代物理学中的一个重要领域。
通过该门课程的学习，使学生了解和掌握原子核的基本性质和结构、放射性现象及一般规律、原子核反应、射线与物质的相互作用、离子加速器、原子能的利用、核技术及应用、粒子物理的一些简单理论，为学生将来继续学习核工程与核技术的课程奠定理论基础和实验技术能力。
3、预修课程与后续课程大学物理、量子力学、原子物理学4、教学手段及教学方法建议原子核物理学是现代物理学的重要内容，作为应用物理专业的学生，原子核物理学的基础知识理论成为必要的学习内容。
因此本门课程首先把基础知识和基本技能教给学生，使得学生扎实地学好，然后再介绍相关现代科学技术的重要成果。
本课程以讲授为主，然后在课程中会介绍与核辐射相关的案例以及实验等。
5、考核方式平时成绩占30%（考勤、课堂表现和作业），闭卷考试成绩占70%。
6、指定教材杨福家等著，原子核物理（第一版）复旦大学出版社，19937、教学参考书[1] 卢希庭主编，原子核物理，原子能出版社，2000年[2] 王炎森、史福庭，原子核物理学，原子能出版社， 1998年8、教学环节及学时安排表1 课程学时分配表9、教学大纲修订说明二、教学内容第一章原子核物理（8学时）教学目标1、了解原子核物理的研究对象及其发展历史2、理解原子核是由核子（中子和质子）组成的，原子核半径的两种含义。
3、理解原子核的结合能及其与质量的关系。
4、了解原子核的自旋、磁矩、电四极矩、宇称的定义。
本章重点1、原子核半径的两种含义以及结合能与质量的关系。
《原子物理》课程教学大纲
《原子物理》课程教学大纲课程名称：原子物理课程类别：专业必修课适用专业：物理学考核方式：考试总学时、学分：56学时 3.5学分其中实验学时：0 学时一、课程性质、教学目标原子物理学属普通物理范畴，是力学、电磁学和光学的后续课程，是物理专业的一门重要基础课。
本课程着重从物理实验规律出发，引进近代物理关于微观世界的重要概念和原理，探讨原子的结构和运动规律，介绍在现代科学技术上的重大应用。
通过本课程的教学，使学生建立丰富的微观世界的物理图象和物理概念。
通过对重要实验现象以及理论体系逐步完善过程的分析，培养学生分析问题和解决问题的能力。
本课程是量子力学、固体物理学、原子核物理学、近代物理实验等课程的基础课。
课程教学目标如下：课程教学目标1：使学生初步了解并掌握原子的结构和运动规律，了解物质世界的原子特性，原子层次的基本相互作用，为今后继续学习量子力学、固体物理学、近代物理实验等课程打下坚实基础。
课程教学目标2：使学生了解并适当涉及一些正在发展的原子物理学科前沿，扩大视野，引导学生勇于思考、乐于探索发现，培养其良好的科学素质。
的支撑强度来定性估计，H表示关联度高；M表示关联度中；L表示关联度低。
二、课程教学要求理解原子壳式结构，了解原子物理学的发展和学习方法。
掌握原子能量级概念和光谱的一般情况。
理解氢原子的波尔理论，了解富兰克-赫兹实验。
了解氢原子能量的相对论效应。
了解盖拉赫实验，理解原子的空间取向量子化，理解物质的波粒二象性了解不确定原则。
理解波函数及其物理意义和薛定谔方程。
了解碱金属光谱的精细结构，电子自旋轨道的相互作用。
理解两个价电子的原子态，了解泡利原理。
理解原子磁矩及外磁场对原子的作用，了解顺磁共振和塞曼效应，掌握原子的壳层结构和原子基态的电子组态。
了解康普顿效应，理解X 射线的衍射。
执行本大纲应注意的问题：1.原子物理学是一门实验性很强的学科，关于原子结构的一切知识均建立在实验的基础上，学生在学习过程中应特别注重这一点。
原子核物理总-m1
原子核物理基础概论原子核是原子的中心体．研究这个中心体的特征、结构和变化等问题的一门学科称为原子核物理学．一．原子核物理的发展史１.１８９６年Bequenel发现天然放射性放射性衰变具有统计性质放射性元素经过衰变（αβ），一种元素会变成另一种元素，从而突破人们头脑中元素不可改变的观点２.１９１１年Ｒwtherford α粒子散射实验，由粒子的大角度散射确定了原子的核式结构模型．大角度散射推测原子核的太阳系模型－－核式结构３.１９１９年，α粒子实验，首次观察到人工核反应（人工核蜕变）．使人们意识到用原子核轰击另外的原子核可以实现核反应（就象化学反应一样）４.１９３２年查德威克中子的发现原子核由质子和中子构成，中子不带电荷，易进入原子核引起核反应．在这件大事中，实际上有我国物理学家的贡献．根据杨振宁的文章介绍，我国物理学家在１９３１年发表了一篇文章，记录了中子的存在，但查德威克看了之后来引用．故失去了获得诺贝尔奖的机会５.１９世纪４０年代核物理进入大发展阶段（１）１９３９年（）发现核裂变现象（２）１９４２年Fermi建立第一座链式反应堆，这是人类利用原子能的开端（３）加速器的发展，为核物理理论和核技术提供了各种各样的粒子流，便于进行各种各样的研究（４）射线技术的提高核核电子学的发展，改变了人类获取数据的能力（５）计算机技术的发展和应用，进一步改进了人们获得数据．处理数据的能力，同时提供了在理论上模拟各种核物理过程的工具．例如模拟反应堆中中子的减速―――二．核物理的主要内容按理论和应用可以分为两个方面一方面是对原子核的结构．核子．核反应等问题的研究，这是涉及物质结构的基本物体．同其他基础研究一样，是为了了解自然认识掌握自然规律为更好的改造自然而开辟道路的．另一方面是原子能和各种核技术的应用．这方面的研究相互联系，相互促进，相互推动向前发展．三．学习中的要求基本概念基本规律计算方法思考问题的方法等读物［日］片山泰久量子力学的世界科学出版社１９８３［美］Ｉ.阿石莫夫原子能的故事科学出版社１９８０冯端冯步云熵科学出版社１９９２科普读物掌握一点常识第一章原子核的基本性质概述原子核的基本性质指核作为整体所具有的静态性质．基本性质包括：电荷、质量、核半径、自旋、磁矩、宇称和统计性质等。