(优选)绪论第一章原子的核式结构

一、 原子的质量 二、 原子的大小 三、 原子的组成
一、 原子的质量
一百多种元素的原子，其质量各不相同。将自然界最 丰富的12C的原子质量定为12个单位，记为12u，u为原子 质量单位
12(g) 1 u=
1( g ) =1.660
10-27kg=931.5MeV/c2
N A 12 N A
元素 X 的原子质量为 M (X)= A( g ) =Au NA
（4）W．C．丹皮尔著《科学史（及其与科学和宗教的关系）》 （商务出版社）绪论、第十章物理学的革命部分
（5）苟清泉编《原子物理学》（高等教育出版社）绪论部分。
第一章 原子的基本状况
（讲授6学时、自学6学时）
教学内容
§1.1原子的质量和大小 §1.2原子的核式结构模型
教学要求
（1）掌握原子的静态性质；理解阿伏加德 罗常数的物理意义。
通过原子物理学课的学习，不仅要掌握原子世界的基 本规律，培养良好的自学能力和科研素质，还要学习物理 学家们那种创造性研究问题的思想和方法，借以培养自己 的创新能力。
目录
绪论 第一章 原子的基本状况 第二章 原子的能级和辐射 第三章 量子力学初步 第四章 碱金属原子 第五章 多电子原子 第六章 磁场中的原子 第七章 原子的壳层结构 第八章 X射线
（2）掌握电子的发现、α粒子散射实验等 实验事实。
（3）掌握库仑散射公式和卢瑟福散射公式 的推导。
（4）掌握卢瑟福公式的实验验证、原子核 大小的估计和原子的核式结构。
▪重 点
▪ α粒子散射实验 ▪ 卢瑟福散射公式 ▪ 库仑散射公式 ▪ 原子的核式模型。
难点
▪ 库仑散射公式 ▪ 卢瑟福散射公式推导
§ 1.1 原子的和大小
A是原子量，代表一摩尔原子以克为单位的质量数。
二、 原子的大小
将原子看作是球体,其体积为 4 r 3,一摩尔原子占体积为
3
4πr 3
3
N
A
A( g ρ
)
,
ρ(g/cm3 )
是原子质量密度。
1
原子的半径为
r
3A
4 N
A
3
例如
Li原子 A=7， ρ =0.7， rLi=0.16nm； Pb原子 A=207，ρ =11.34， rPb=0.19nm；
研究方法：
从光谱及实验资料入手，提出假设，建立模型，然后再进行实 验验证，最后形成理论。正如恩格斯所说：“只要自然科学在思 维着，它的发展形式就是假说。”
二、 原子物理学的发展历史
1.古代的原子论： 中国古代的原子论 古希腊的原子论
2. 近代原子说 3.19世纪末—20世纪初的原子说
4.量子力学和现代原子物理学
（优选）绪论第一章原子的核式 结构
1
该课程分为三个层次：第一是成熟、已有定论的基本内容， 要求学生掌握并能运用；第二是目前已取得最新研究成果，要 求学生掌握其物理概念和物理图象；第三对于前沿研究课题内 容，要求学生了解其研究方向。在内容上，它由原子物理和原 子核两部分组成。
主要讲授：绪论、原子的基本状况、原子的能级和辐射、 量子力学初步、碱金属原子、多电子原子、磁场中的原子、原 子的壳层结构、X射线等八章内容。
教学时数为64学时。
原子物理学的研究对象是电子、原子核、基本粒子。 课程内容抽象枯燥。为了帮助学生建立清晰的物理图像， 树立鲜明的物理思想，在讲授中我们充分发挥多媒体技术 的优势，再现原子物理学重大发现的物理过程，避开量子 力学复杂的数学计算，着重阐述基本概念和基本规律，建 立具体的物理模型，引导学生主动把握所研究的对象，学 会物理学的研究方法和研究思想，养成良好的自学习惯。
思考题
（1）简述原子物理学的研究对象、内容、特点和研究方 法。
（2）简述原子物理学的发展历史。 （3）简述原子物理学在近代物理中作用和发展方向。 （4）简述原子物理学在材料科学、激光物理、生物物理
等学科的作用和应用。 （5）举例说明原子物理在科技中的作用。
自学指导
认真阅读褚书绪论部分，掌握原子 物理的研究对象、内容、特点和研究方 法，了解原子物理的发展历史、在科学 研究中的地位和作用和学科前沿。
三、 原子的组成
1897年汤姆逊从如
右图放电管中的阴极射
_
线发现了带负电的电子,
并测得了e/m比。1910年
E
密立根用油滴做实验发 现了电子的电量值为
B
+
e =1.602×10－19（c）
从而电子质量是
me=9.109×10－31kg=0.511MeV/c2 =5.487×10－4u 原子是由电子和原子核组成的,这是卢瑟福在1911年提出的原子模型。
绪论
（讲授2学时、自学2学时）

教学内容
一、原子物理学的研究对象、内容和研究方法 二、 原子物理学的发展历史 三 、原子物理学的地位、作用和研究前景
教学要求
（1）掌握原子物理的研究对象、内容、特点和研 究方法。
（2）了解原子物理的发展历史及在材料科学、激 光物理、生物物理等学科的应用
（3）了解原子物理正在发展的学科前沿。
一、原子物理的研究对象、内容、研究方法
研究对象
原子物理学属近代物理学课程，它是研究物质在原 子层次内由什么组成，它们如何作用，发生什么样的运 动形态的理论。即主要研究原子结构与性质及有关问题。 它是关于物质微观结构的一门科学。
研究内容
由原子物理和原子核两部分组成。原子物理部分从 原子光谱入手，研究价电子的运动规律；从元素周期律 和X射线入手研究内层电子的运动规律和排布。原子核部 分主要研究核的整体性质、核力、核模型、核衰变、核 反应、核能的开发和利用、以及基本粒子的一些知识。
阅读参考文献
（1）潘永祥编《自然科学概述》（北京大学出版社）第九章： 19世纪末—20书记初的物理学革命。
（2）方俊鑫，陆栋编《固体物理学》（上册）（上海科学技 术出版社）绪论部分。
（3）赵凯华编《定性与半定量物理学》（高等教育出版社） 第三章数量级估计：物理世界的层次和基本物理常数；原子； 原子核；分子和晶体部分。
三 、原子物理学的地位、作用和研究前景
1.原子物理学在材料科学中的应用 2.原子物理学在宇观研究领域中应用：星际分子、宇宙起源等 3.原子物理学在激光技术及光电子研究领域的应用 4.原子物理学在生命科学领域中的应用 5.原子物理学化学研究领域的应用
……… 四、学习原子物理学应注意的问题
1.实践是检验真理的标准 2.科学是逐步地不断地发展的 3.对微观体系不能要求都按宏观规律来描述 4.要善于观察、善于学习、善于动脑、开拓进取，不断创新