大学原子物理学知识点总结
大学原子物理知识点整理(二)2024
大学原子物理知识点整理（二）引言概述:原子物理是研究原子和原子核结构以及它们之间的相互作用的领域。
在大学物理学课程中，学生将学习有关原子物理的基本知识和概念。
本文将整理大学原子物理的知识点，帮助读者加深对这一领域的理解。
正文:一、原子的基本结构1. 原子的组成: 电子、质子和中子2. 布尔模型与量子力学模型的对比3. 原子的核外能级和核内能级4. 电子的波粒二象性和不确定性原理5. 原子的量子态和波函数描述二、能级和谱线1. 原子的能级和跃迁1.1 电子的能级和能级图1.2 能级跃迁的条件与选择定则2. 谱线的产生机制2.1 吸收谱线和发射谱线2.2 碰撞激发和辐射激发3. 原子的光谱和谱线的分类3.1 连续光谱、线状光谱和带状光谱3.2 原子谱、分子谱和固体谱4. 原子光谱的应用4.1 能级分析和元素识别4.2 光谱学在天文学和化学中的应用三、放射性和核衰变1. 放射性的定义和特性2. 放射性衰变的方式2.1 α衰变、β衰变和γ衰变2.2 波尔模型下的放射性衰变2.3 放射性衰变的速率和半衰期3. 放射性排放和辐射剂量3.1 放射性元素的排放方式3.2 辐射剂量和辐射安全4. 应用于医学和工业的放射性同位素 4.1 放射性同位素的检测和成像4.2 放射性同位素的治疗和工业应用四、原子核结构和核反应1. 原子核的组成和性质1.1 原子核的质量和电荷1.2 原子核的尺寸和稳定性2. 核反应和核能的产生2.1 反应堆和核武器的原理2.2 核聚变和核裂变的区别3. 核反应的速率和截面3.1 核反应截面的定义和测定3.2 反应速率方程和反应速率常数4. 放射性同位素的衰变4.1 α衰变、β衰变和γ衰变4.2 放射性同位素的半衰期和活度五、原子物理的前沿研究1. 量子力学和粒子物理学的交叉研究2. 原子和分子的控制和操控3. 高能粒子对物质的作用和产生的效应4. 新型材料和器件的研究和开发5. 双原子分子的电子结构和光谱研究总结:本文梳理了大学原子物理的知识点，包括原子的基本结构、能级和谱线、放射性和核衰变、原子核结构和核反应以及原子物理的前沿研究。
原子物理第一章知识点总结
角动量守恒：
角动量守恒：
由能量守恒和角动量守恒的表达式消`：
利用库仑公式：
代入整理得：
α粒子距原子核越近
α粒子所能达到的最小距离
两个相斥的粒子碰撞时能靠近的最小距离
可以由此估计原子核大小的数量级：
原子半径数量级为 米，原子核半径数量级为 米，相差4-5个数量级，面积相差8-10个数量级，体积相差12-15个数量级。若把原子放大到足球场地那么大，则原子核相当于场地中心的一个黄豆粒。可见原子中是非常空旷的。
2.实验结果：
绝大部分α粒子进入金箔后直穿而过(θ=0)或基本直穿而过(θ很小，约在2-3度之间)；
有少数α粒子穿过金属箔时，运动轨迹发生了较大角度的偏转(45o )；
个别的α粒子，其散射角>90o，有的竟沿原路完全反弹回来,θ180o。
2．汤姆逊模型的困难
近似1：α粒子散射受电子的影响忽略不计
近似2只受库仑力的作用。
2、粒子散射实验为人类开辟了一条研究微观粒子结构的新途径，以散射为手段来探测，获得微观粒子内部信息的方法，为近代物理实验奠定了基础，对近代物理有着巨大的影响。
3、粒子散射实验还为材料分析提供了一种手段。
α粒子散射理论中的几个近似：
1．薄膜中的原子核前后不互相覆盖。
2．只发生一次散射。
3．核外电子的作用可以忽略。
0.019
0.19
1.7
16.9
112
172.3
由此可以看出，要得到大角散射，正电荷必须集中在很小的范围内，α粒子必须在离正电荷很近处通过。
2．卢瑟福散射公式
通过b~b-db之间的圆环形面积的α粒子，必定散射到θ~θ+dθ之间的空心圆锥体中。
原子物理学知识点总结
原子物理学知识点总结一、理论知识基础1。
离子化合物原子的结构是由原子核和电子组成，原子核又由质子和中子组成，而质子与中子又可以有不同的结合能状态，但其最稳定的结合方式是结合成带正电荷的原子核，所以质子与中子便有不同的能量状态，而根据原子的能级知识，高能级原子会向低能级原子转变，因此在实验室中经常观察到了同种元素的气态氢化物比其固态氢化物稳定。
除此之外，原子的能级状态还与其带电的状态有关。
如上述气态氢化物因为同种元素的原子核带同种电荷，因此它们的结合能最大，所以也就更加稳定。
而根据电荷守恒，气态非金属元素的阳离子由于失去一个电子，所以其结合能比其阴离子小，因此更加稳定。
2。
共价化合物 2。
共价化合物1。
配位化合物配位化合物是含有共用电子对的分子。
其实质是在形成配位键时，电子云必须重新排布。
两种元素的原子只有各自得到两个电子才形成稳定的配位键，因此元素原子的核电荷数等于零，它们的原子彼此形成的是共价键。
2。
配位多面体（ NaFeCl3， Cl2）配位多面体指的是元素间形成配位键时，有四个原子与另一元素形成四个共价键的情况。
配位多面体是平面正方形的对角线围城的封闭区域，该区域具有平行于对角线的一组相互垂直的平面，因此每条边长为1， 3。
1。
钠原子Na的结合能比较低，与水作用放出大量的热，水的结合能比钠的低，放出的热也少，反应速度很快，这说明钠原子只能和活泼金属反应，那么钠原子能否与活泼金属钠和碱反应呢？从微观角度来看，一般认为钠原子具有8电子，和氯原子的外层电子差不多，但钠原子比氯原子小，所以钠原子的能级与氯原子相近，故钠原子也只能与活泼金属反应。
2。
锂原子Li与活泼金属反应的时候能放出大量的热，这些热是由Li原子内层2电子与2个原子核形成共价键的热运动放出的，可见锂原子内部能级比较高，所以锂原子也不容易与活泼金属反应。
2。
锂原子Li的结合能比钠原子小，所以Li能与活泼金属锂发生置换反应， 2Li+3H2O=LiCl2+2H2↑，或者2Li+Li2O2=Li2CO3+2H2↑。
原子物理知识点总结
第17章 光电效应 波粒二象性一．能量子（1）定义：普朗克认为，带电微粒辐射或者吸收能量时，只能辐射或吸收某个最小能量值的整数倍．即能量的辐射或者吸收只能是一份一份的．这个不可再分的最小能量值ε叫做能量子．（2）能量子的大小：ε＝h ν，其中ν是电磁波的频率，h 称为普朗克常量．h ＝6.63×10－34 J ·s. 二、光电效应 1．光电效应现象光电效应：在光的照射下金属中的电子从金属表面逸出的现象，叫做光电效应，发射出来的电子叫做光电子． 2．光电效应实验规律(1)每种金属都有一个极限频率．(2)光子的最大初动能与入射光的强度无关，只随入射光的频率增大而增大． (3)光照射到金属表面时，光电子的发射几乎是瞬时的． (4)光电流的强度与入射光的强度成正比． 3．爱因斯坦光电效应方程(1)光子说：空间传播的光的能量是不连续的，是一份一份的，每一份叫做一个光子．光子的能量为ε＝h ν，其中h 是普朗克常量，其值为6.63×10－34 J ·s. (2)光电效应方程：E k ＝h ν－W 0.其中h ν为入射光的能量，E k 为光电子的最大初动能，W 0是金属的逸出功． 4．遏止电压与截止频率(1)遏止电压：使光电流减小到零的反向电压U c .(2)截止频率：能使某种金属发生光电效应的最小频率叫做该种金属的截止频率(又叫极限频率)．不同的金属对应着不同的极限频率．(3)逸出功：电子从金属中逸出所需做功的最小值，叫做该金属的逸出功．5．由E k －ν图象(如图)可以得到的信息 (1)极限频率：图线与ν轴交点的横坐标νc .(2)逸出功：图线与E k 轴交点的纵坐标的绝对值E ＝W 0. (3)普朗克常量：图线的斜率k ＝h . 6．用光电管研究光电效应(两条线索 ①通过频率分析：光子频率高→光子能量大→产生光电子的最大初动能大． ②通过光的强度分析：入射光强度大→光子数目多→产生的光电子多→光电流大． 三、光的波粒二象性与物质波 1．光的波粒二象性(1)光的干涉、衍射、偏振现象证明光具有波动性． (2)光电效应和康普顿效应说明光具有粒子性．(3)光既具有波动性，又具有粒子性，称为光的波粒二象性．2.光的散射：光在介质中与物质微粒相互作用，因而传播方向发生改变的现象。
原子物理知识点整理
原子物理知识点整理原子物理是物理学的一个分支领域，研究物质的微观结构和性质，主要围绕原子的组成、结构、能级和相互作用等方面展开。
以下是关于原子物理的一些知识点整理：1.原子的组成：原子由带正电荷的原子核和绕核运动的电子组成。
原子核由质子和中子组成，质子带正电荷，中子没有电荷。
2.原子的结构：原子核位于原子的中心，电子以不同的轨道围绕原子核运动。
根据量子力学的模型，电子轨道分为不同的能级，分别用主量子数(n)来表示。
3.电子的能级和轨道：电子处于不同的能级时，具有不同的能量。
能级越高，电子的能量越大。
能级分为K、L、M、N…等，分别对应不同的主量子数。
每个能级又包含不同的轨道，每个轨道容纳的电子数量有限。
4.电子的量子态：根据波粒二象性理论，电子不仅具有粒子性质，还具有波动性质。
电子的量子态可以通过波函数来描述，波函数的平方模值表示电子在空间其中一点出现的概率。
5.原子的光谱：当原子受到能量激发时，电子会跃迁到高能级，然后再返回低能级，释放出一定能量的电磁波。
不同元素的原子在跃迁时会释放出特定波长的光，形成特征光谱，可以用来识别元素。
6.玻尔模型：玻尔模型是一个简化的原子模型，基于电子围绕原子核的定态轨道运动。
玻尔模型能够解释氢原子光谱等一些现象，但不能解释更复杂的原子结构。
7.能级跃迁：电子在不同能级之间跃迁时，会吸收或辐射一定能量的光子。
跃迁过程中，电子的能级差越大，光子能量越高，对应的光子波长越短。
8.泡利不相容原理：泡利不相容原理规定了电子在同一原子中占据不同的量子态。
根据该原理，每个电子的量子态必须不同，即每个量子态只能容纳一个电子。
9.电子自旋：电子除了轨道运动外，还存在自旋运动。
电子自旋有两种取向：自旋向上和自旋向下。
根据泡利不相容原理，每个轨道最多容纳两个电子，且这两个电子的自旋必须相反。
10.带电粒子的散射：带电粒子遇到原子核或电子时，会发生散射现象。
散射角度和散射截面可以用来研究原子核或电子的性质和相互作用。
原子物理学知识要点总结
一．氢原子光谱的线系
巴尔末线系：
v
1
4 B
1 22
1 n2
RH
1 22
1 n2
n 3, 4, 5,
RH 1.0967758107 m1 氢原子的Rydberg常数
（远紫外）赖曼系：
v
RH
1 12
1 n2
n 2,3, 4
（红外三个线系）
例： 3 2 P3/ 2 表示： n 3, 1, j 3/ 2 的原子态，多重度：2
Li原子能级图（考虑精细结构，不包括相对论修正）
单电子辐射跃迁选择定则
1、选择定则 单电子辐射跃迁（吸收或发射光子）只能在下列条件下发生:
l 1 j 0, 1
2、碱金属光谱的解释
主线系
2P1/2 2P3/2
l0
碱金属原子态符号： n 2s1Lj
n : 价电子的主量子数
L : 价电子的轨道角动量，用大写 S, P, D, F,G... 表
示 0,1,2,3,4...
j :电子的总角动量。
2s 1: 自旋多重度，表示原子态的多重数。对碱原子 2s 1 2
S 态虽然是单层（重）能级，仍表示为：2S
5 4 10000
3 20000
p =1
5 4
3
2 30000
d =2
5 4 3
f
=3
5 4
柏 格 曼 系
40000 2
厘米-1
锂原子能级图
H 7 56 4 3
2
锂的四个线系
主 线 系： 第二辅线系： 第一辅线系： 柏格曼系：
原子物理学期末总复习
能级跃迁选择定则:
即 li 奇数 l’ i 偶数
对L S耦合：S 0; L 0,1; J 0,1( J 0 J ' 0除外) J 0,1( J 0 J ' 0除外) 对j j耦合：j 0,1;
跃迁还需满足初末态宇 称相反，
11. 碱金属原子能级的双重结构是由于下面的原因产生 : [ D] （A)相对论效应; （ B) 原子实极化; （C) 价电子的轨道贯穿; （D) 价电子自旋与轨道角动量相 互作用。
12.在（1）α粒子散射实验，（2）弗兰克－赫兹实验， （3）史特恩－盖拉实验，（4）反常塞曼效应中， 证实电子存在自旋的有：[ B ] （A）（1），（2）; （B）（3）,（4）; （C）（2）,（4）; （D）（1）,（3）.
多电子原子
电子组态: n1l1n2l2原子态(n1l1n2l2)2s+1Lj 电子组态的耦合方式:L-S耦合, j-j耦合 核外电子排布规则:泡利原理和能量最低原理 泡利不相容原理：在一个原子中不可能有两个或者两个 以上的电子具有完全相同的四个量子数（n,l,ml,ms）。 换言之，原子中的每一个状态只能容纳一个电子.
5. 一次电离的氦离子（ He+ ）处于 n=2 的激发态，根据波 尔理论，能量E为 [ C ] (A)-3.4eV ( B) -6.8eV ( C) -13.6eV (D) -27.2eV
6．夫兰克—赫兹实验证明了[ B ] (A)原子内部能量连续变化 (B)原子内存在能级 (C)原子有确定的大小 (D)原子有核心
16.处于L=3, S=2原子态的原子,其总角动量量子数J的可能 取值为:[ B ] (A) 3, 2,1; (B) 5, 4, 3, 2, 1; (C) 6, 5, 4, 3; (D) 5/2, 4/2, 3/2, 2/2, 1/2。
原子物理 知识要点
原子物理 知识要点第一节 电子的发现与汤姆孙模型 1、阴极射线 2、汤姆孙的研究3. 汤姆生发现电子，根据原子呈电中性，提出了原子的葡萄干布丁模型。
第二节 原子的核式结构模型 1、粒子散射实验原理、装置 （1）粒子散射实验原理：（2）粒子散射实验装置 主要由放射源、金箔、荧光屏、望远镜几部分组成。
（3）实验的观察结果 入射的粒子分为三部分。
大部分沿原来的方向前进，少数发生了较大偏转，极少数发生大角度偏转。
2、原子的核式结构的提出三个问题：用汤姆生的葡萄干布丁模型能否解释粒子大角度散射？（1）粒子出现大角度散射有没有可能是与电子碰撞后造成的？（2）按照葡萄干布丁模型，粒子在原子附近或穿越原子内部后有没有可能发生大角度偏转？小结：实验中发现极少数粒子发生了大角度偏转，甚至反弹回来，表明这些粒子在原子中某个地方受到了质量、电量均比它本身大得多的物体的作用，可见原子中的正电荷、质量应都集中在一个中心上。
①绝大多数粒子不偏移→原子内部绝大部分是“空”的。
②少数粒子发生较大偏转→原子内部有“核”存在。
③极少数粒子被弹回 表明：作用力很大；质量很大；电量集中。
3、原子核的电荷与大小4.卢瑟福原子核式结构模型 第三节 波尔的原子模型卢瑟福原子核式结构学说与经典电磁理论的矛盾丹麦物理学家玻尔，在1913年提出了自己的原子结构假说。
1、玻尔的原子理论（1）能级（定态）假设：原子只能处于一系列不连续的能量状态中，在这些状态中原子是稳定的，电子虽然绕核运动，但并不向外辐射能量。
这些状态叫定态。
（本假设是针对原子稳定性提出的）（2）跃迁假设：原子从一种定态（设能量为En ）跃迁到另一种定态（设能量为E m ）时，它辐射（或吸收）一定频率的光子，光子的能量由这两种定态的能量差决定，即（h 为普朗克恒量）（本假设针对线状谱提出）（3）轨道量子化假设：原子的不同能量状态跟电子沿不同的圆形轨道绕核运动相对应。
原子的定态是不连续的，因此电子的可能轨道的分布也是不连续的。
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大学原子物理学知识点总结
大学原子物理学知识点总结。
大家在考试之前先复习一下，记忆在脑海里，这样才能更好地把握。
原子结构比较简单，而且很容易被发现其存在。
只要稍加观察就会得到它们的信息。
因此说，原子结构对我们来讲并没有多少神秘感。
实际上，通过适当的观测就可以直接了解到某些元素的性质。
原子是构成物质的基本粒子。
由原子组成的物体称为原子晶体，如金刚石等。
分子是保持物质化学性质的一类微小的粒子。
通常将分子看作是大量原子的集合体，并研究其间相互关系及运动规律。
原子内部主要由三层结构组成：原子核、电子和原子核外空间。
原子核由质子和中子组成；电子带负电，是一种亚稳定的带电粒子，但是电子在原子核外还有一层外壳叫做电子层，该外壳可使电子离核较远；核外空间充满着带正电的电子，形成所谓的“真空”状态。
根据大量事实的证明，当代人已经逐渐认识到在微观世界——分子、原子、电子的周围还存在一层新的东西——原子核。
当然，按照目前人类的技术水平尚无法制造出足够精确的原子模型来描述它们的具体
行为，甚至连组成这些微小粒子的分子也难以捉摸，即便是在近似描述的情况下也需要用许多精细的公式来进行计算。
对于正负电荷的辨认，如果一个粒子给另一个粒子以净电荷（正或负）时则它们都显负性。
在此假设下任何粒子均显负性，除非遇到特别条件才可能呈正性。
粒子的电荷数必须满足一定的规律。
这一规律可以通过阿伏伽德罗定律推导出来，其式为： Q= Eq* N/(N+1)（ Q
为电量， E 为电子的电量， Q 为正电荷数， N 为电子层数）正电荷与负电荷是两种不同性质的粒子，它们之间的引力和斥力的大小，是随距离 r 变化的。
引力大小与物质的质量 m 成正比，与距离 r 成反比，斥力与质量成正比，与距离 r 成反比。
如果一个粒子与另一个粒子以相同速度移动，那么它们受到的引力就同粒子的电量 q 成正比，而且 q 是一个恒量，物体越重，则引力越强。
那么，影响这个粒子轨道的因素是什么呢？物质不仅对电量产生影响，对其他诸如密度、温度等参数也产生影响。