原子物理学_第11讲
二、 He-Ne原子的能级 1、能级的基本特点
He、Ne原子的能级图
注意： He 1s2s的 2 能 级 1S0 、3S1与 Ne 2p55s 2p54s 的 2 能级的高 度非常接 近。
1s2s 1S0 1s2s 3S1
1s2 1S0
He
2p55 s
P1
3
P1
0,1,2
2p54 s
P1
3
P1
0,1,2
本节，我们研究多价电子原子的光谱和能级特点，并 对其原子态进行分析，找到描述复杂原子运动状态的 一般方法。
一、光谱和能级的一般规律
1、光谱和能级的位移律
实验发现，具有原子序数Z的中性原子，同具有原子序数 Z+1的原子一次电离的离子，具有类似的光谱和能级结构 这称为光谱和能级的位移律。
例如，H和He+的光谱和能级结构相似；Be和B+、C++的光谱 和能级也类似。对更多价电子的原子，也有类似的特点。
子数一半时，J 值最大的能级位置最低，为倒转次序。
§5.5 辐射跃迁的普适选择定则
一、基本要求
前一章中我们发现，发射和吸收辐射的跃迁，要满足 一定的条件。也就是说，不是所有能态之间都可以发 生跃迁，只有满足一定条件的状态之间才能发生跃迁 这样，就提出了选择定则，符合选择定则的跃迁才能 发生。选择定则最初是由光谱的分析总结出来的，而 由量子力学可从理论上解释。
1, s
1 2
;
S
1 2
,
3 2
形成的原子态为
P , D , F ; P , D , F 2
2
1 2
,
3 2
2
4
4
3 2
,
5 2
5 2
,
7 2
1 2
,
3 2
,
5 2
4
1 2
,
3 2
,
5 2
,
7 2
3 2
,
5 2
,
7 2
,
9 2
（4）能级规律
洪特定则：LS 耦合形成的原子态中，重数（2S+1）最 大（S 最大）的能级位置最低；重数相同的能级（S相 同），L最大的位置最低。
二、多价电子的原子态
对于多价电子的原子，其原子态也分为LS 耦合 和 j j 耦合。
1、LS 耦合
（1）重数——多重性的交替律
重数决定于S 值，为2S+1。 原子只有1个价电子时，S=1/2，双重； 有 2 个 价 电 子 时 ， 在 原 有 S=1/2 基 础 上 ， 再 ±1/2 ， S=0,1，为单重或三重；
1s2s 1S0 1s2s 3S1
泵 浦
2p55 s 2p54 s
2p5 3 s
LS 耦合
S 0 L 0,1 J 0,1(0 0除 外)
氦原偶子宇能称级跃li迁 图偶数 奇宇称li 奇数
1s3d
1S0 1P1 1D2
3S1
3P0,1,2
3D1,2,3 3D1,2,3
1s3p 1s3s 1s2p 1s2s
3P0,1,2 3S1
3P0,1,2
原子状态。并画出相应的能级图
§5.4 复杂原子光谱的一般规律
前面我们研究了氢原子、碱金属原子、氦原子以及第 二族原子的光谱和能级特点，并通过对原子结构和原
子中电子运动状态的分析（LS 耦合），从理论上解释
了光谱和能级的特点。
原子由原子实和价电子组成，原子的运动状态和性质 由价电子决定。上述原子的价电子数目不超过2，那么 ，对于价电子数目大于2的原子，它的特性如何呢？怎 样来描述多价电子（>2）原子的原子态呢？
nn
a1 Z
主量子数n：确定原子中电子在核外空间运动轨道
的大小和能量的高低。 n=1,2,3……
一般说来，n大，能量高，轨道半径大
轨道角量子数l:决定电子轨道的形状和角动量的大
小，同时也与能量有关, l=0,1,2…(n-1).
n 相同时，l大，能量高，椭圆轨道越扁。
轨道取向量子数:表示轨道角动量在外场方向的投影 轨道取向量子数ml：ml=0,±1…±l 自旋取向量子数:表示自旋角动量在外场方向的投影
原 子 物 理 学
第 十 一 讲
已知He原子基态的电子组态为 1s1s，当其 中一个电子被激发到3d态时：
1）写出激发态的电子组态 2）写出基态与激发态之间存在的其他激发态的 电子组态
3）基态的电子组态下对应的原子态
4）画出相应的能级图，画出主线系的跃迁谱线
§5.3 泡利原理与同科电子
我们研究了两个价电子的作用方式，并得出了原子态的形式， 可以解释2价电子原子（He、Mg、Ca等）的能级和光谱特点。
（3）原子态的推导
可参照二电子体系的法则进行。用原子一次电离
的离子的总轨道角量子数Lp代替其中一电子的角量子 数，用Lp与新电子的l合成总轨道角动量L；L与S 再合 成总角动量J 。
例如，某原子电离的离子为3P态，加一个d 电子，则
Lp 1, l 2; L 1,2,3
S p
泡利原理给出了对原子可能状态的限制。下面，我们 就由泡利原理出发，找出原子实际存在的运动状态。
E2描、0 述理电解hc子R运(nZ2动- 状)2态的量子数
rn
n2
a1 Z
确Er 定 原h子cR中 2n电(3Zn子,-ls,运)s4,动ml l状,11m态2s的43量n 子数a共 5n个2 aZ：1 ,b
2p5 3 sຫໍສະໝຸດ 2p5 3 pP13
P1
0,1,2
2p6
Ne 1S0
1 S0 1 P1 1 D2
S P D 3 3
3
1 0,1,2 1,2,3
He 1s2s的两能级1S0、3S1是亚稳态
Ne原子2的、2跃p55迁s 情与况2p54s 能级为激光上能级，He原子1s2s的2能级
1S0、3S1为亚稳态，积累了大量He原子。当1s2s的He原子与基态Ne 原子碰撞时 ，由于He 原子1s2s的 1S0 、3S1能级与 Ne原子2p55s 、 2p54s 很接近，发生能量共振转移，把基态的Ne原子激发到2p55s 、2p54s 能级，最后在这两个状态集中了大量Ne原子，形成粒子数 反转，发出受激辐射，输出激光。
通过光谱的分析或量子力学的理论推算，可得到一个 关于跃迁的基本原则：跃迁只能发生在不同宇称的状 态之间，即原子体系发生跃迁时，其宇称一定改变。 可表示为
偶宇称li 偶数 奇宇称li 奇数
二、选择定则
上面的基本原则（宇称改变）是关于电子组态变 化的定则，不同状态之间能否跃迁首先要考虑这一条 然后再根据耦合的类型，利用选择定则，判断跃迁能 否发生。
朗德间隔定则：LS 耦合形成的一个多重能级结构中， 相邻的两能级间隔与相关的二J 值中较大的成正比。
根据泡利原理，同一原子中n、l 相同的电子数目最大为
2(2l +1) 。对于同科电子（n、l 相同，J 值不同，即一
次壳层）的能级顺序，有如下规律：
当同科电子数≦满壳层电子占有数一半时，J 值最小的
能级位置最低，即为正常次序；同科电子数>满壳层电
1s1s
3S1
S 0 L 0,1 J 0,1(0 0除外)
§5.6 He-Ne激光器
一、 He-Ne激光器的基本结构
在氦氦氖氖激激光光器器管中内，充工以作20物0—质4是00氖Pa，的辅氦助和物氖质的氦混，合氦气体， 原氦子氖是比能例量7:的1。传两输端者加，上一高方电面压供使给气氖体原放子电作，初游始离激的发电，子 另在一电方场面作作用连下续运补动充，激并发与。处于基态的氦或氖原子碰撞（高 激能光自器由的电输子出与波基长态0氦.6碰32撞8概m率，大1.，15与m基，态3.氖39碰ｍ撞三概个率。小）。 两端装有非常平坦且精确平行的镀膜玻璃板（反射镜）： 一端100%反射，一端99%反射，目的是采用光激励实现氖 原子的粒子数反转，产生受激辐射。
例3 写出两个同科电子和非同科d电子在LS耦 合下形成的原子态
例4. 锌原子基态的组态是4s4s 1）请确定锌原子的基态的原子态。 2）当其中有一个被激发到5s态，试求出LS
耦合情况下激发态的电子组态组成的原子状态。 并画出相应的能级图
例5. 钠原子基态的组态是3s 1）请确定钠原子的基态的原子态。 2）当电子被激发到5s态，试求出激发态的
这一规律不难解释，这是由于Z原子和Z+1原子一次离子具 有相似的原子结构。Z原子和Z+1原子一次离子的价电子数 目相同，电子组态相同，具有相同的原子态，从而具有相 似的能级结构；唯一的区别，就是原子实的有效电荷数不 同，这只影响能级的位置，不影响能级的形状和结构特点
2、多重性的交替律
实验发现，按周期表顺序，元素交替 的具有偶数或奇数的多重态。
ml1 = ml2 -1 0 +1
np
np
ml1 = ml2 -1 0 +1
np
np
2．偶数定则
从非同科电子组态的诸原子态中挑选出
L+S为偶数的态就是同科电子组态对应的
原子态。该方法称偶数定则。
npn´p的原子态：1S0,3S1,1P1,3P2,1,0,1D2,3D3,2,1
L+S为偶数的态
1S0 3P2,1,0
二、同科电子的原子态（LS 耦合）
1.同科电子
n、l 相同的电子称为同科电子。如两个2p电子，
主量子数都为2, 角动量量子数都为1。
同科电子由于泡利不相容原理的限制，其电子组态
（如npnp）下LS 耦合形成的原子态数目要少于非
同科电子组态(npn´p)的原子态数目。
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第精选讲光学原子物理学
第十一讲 光学 原子物理学一、光的直线传播1、光在同一均匀介质中是沿直线传播的。
光在真空中传播速度为：C=3×108m/s 日食，月食，影子，小孔成像说明光的直线传播二、光的反射1、光的反射定律光射到两种介质的界面上时，反射光线、入射光线和法线在同一平面内；反射光线、入射光线分居在法线的两侧；反射角等于入射角。
2、在光的反射中，光路是可逆的。
三、光的折射1、光从一种介质进入另一种介质时，光的传播方向发生改变的现象，叫光的折射2、光的折射定律⑴内容：折射光线和入射光线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧，入射角正弦和折射角正弦的比值为一定值．⑵公式：光从真空进入介质中 r i nsin sin = 3、折射率 vc n = 4、在光的折射现象中，光路是可逆的四、全反射光从光密介质进入光疏介质时，光全部反射回原来介质中的现象，叫光的全反射1、产生全反射的条件：⑴光由光密介质进入光疏介质 ⑵入射角大于临界角2、临界角：光从光密介质中射到光疏介质中，折射角为90°时的入射角叫临界角。
3、应用（1）水中或玻璃中的气泡看起来特别明亮（2）光导纤维（3）全反射棱镜五、棱镜1、棱镜对光线的作用光线经棱镜二次反射后向底边偏折，折射率ｎ越大，偏折角θ越大 3、棱镜对光路的控制－全反射棱镜4、光的色散白光经过三棱镜后分成七色光：从上到下依次是：红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫。
说明紫光在同一种介质中的折射率最大，速度最小。
生活中的现像：雨后的彩虹光本性一、光的干涉1、条件：两列频率相同的光波叠加。
2、双缝干涉——托马斯.杨（1）实验装置图（2）实验现象：①同种单色光：屏上出现明暗相间条纹，条纹间距相等，中央为亮纹②不同种单色光：相邻亮纹（或相邻暗纹）间距相等，红光的大，紫光的小。
③白光：屏上出现明暗相间的彩色条纹，中央为白色亮纹。
注：实验中其他条件不变时，条纹的间距与波长成正比。
3、薄膜干涉及光的干涉的应用（1）薄膜干涉：光照到薄膜，出现明暗相间的条纹用白光照射时，不同厚度处会出现不同色光的亮纹，形成彩色的干涉条纹。
原子物理学知识点总结
原子物理学知识点总结原子物理学是研究原子结构和性质的一门物理学科，它是现代物理学的分支之一。
原子理论自古希腊时代就已经存在，但直到19世纪末到20世纪初，人们才开始对原子的结构和性质有了深入的了解。
本文将介绍原子物理学的基本知识点，包括原子的结构、原子核、原子的性质以及原子与分子之间的相互作用等内容。
1. 原子的结构原子是一切物质的基本单位，它主要由电子、质子和中子组成。
根据基本粒子理论，电子、质子和中子是构成原子的基本粒子。
电子是带负电荷的粒子，质子是带正电荷的粒子，中子是不带电的粒子。
在原子结构模型中，质子和中子集中在原子核中，而电子则绕核轨道运动。
根据量子力学理论，电子在轨道上的运动是离散的，即只能位于某些特定的能级上。
这些能级被称为电子壳层，不同的电子壳层对应不同的能量。
2. 原子核原子核是原子的中心部分，它由质子和中子组成，质子和中子统称为核子。
质子和中子是由夸克组成的，它们之间通过强相互作用相互吸引。
在原子核中，质子带正电，中子不带电，它们通过强相互作用相互结合在一起。
原子核的直径通常在10^-15米的数量级上，而原子的直径通常在10^-10米的数量级上，原子核的大小远远小于原子的大小。
3. 原子的性质原子的性质主要包括原子的质量、原子的电荷、原子的半径、原子的稳定性等。
原子的质量主要取决于原子核中质子和中子的质量，而电子的质量可以忽略不计。
原子的电荷等于质子数减去电子数，因此原子的电荷通常为正数或负数。
原子的半径通常用原子量子半径或科学常数玻尔半径来描述。
原子的稳定性与原子核的内部结构有关，对于较轻的原子来说，稳定的原子核通常满足质子数和中子数之比在1:1附近，而对于较重的原子来说，稳定的原子核通常含有更多的中子以保持稳定。
4. 原子与分子之间的相互作用原子与分子之间的相互作用是原子物理学研究的另一个重要内容。
原子和分子之间存在分子间力，包括范德华力、静电吸引力、静电斥力等。
范德华力是由于分子极化而产生的吸引力，静电吸引力是由于正负电荷之间的相互作用而产生的吸引力，静电斥力则是由于同性电荷之间的相互作用而产生的斥力。
物理课件第十一章节量子力学基础
1905年，爱因斯坦提出光量子假设，解释了光电效应实验的现
象。
物质波的发现
03
1924年，德布罗意提出物质波的概念，为量子力学的产生奠定
了基础。
发展历程
1925年，海森堡和玻尔等提出量子力学的矩阵力学。 1926年，薛定谔提出量子力学的波动方程。
1930年代，量子电动力学的发展，解释了电子的磁性和光子的发射与吸收过程。
物理课件第十一章节量子力学基础
目 录
• 量子力学的起源与发展 • 量子力学的基本概念 • 量子力学的基本原理 • 量子力学的应用 • 量子力学的挑战与未来发展
01 量子力学的起源与发展
起源背景
19世纪末经典物理学的困境
01
经典物理学在解释微观粒子（如电子和光子）的行为时遇到困
难。
光电效应实验
02
海森堡矩阵力学中，物理量的测 量会导致态矢量的塌缩，从而改
变系统的状态。
海森堡矩阵力学与薛定谔波动力 学并列为量子力学的两大基础。
量子力学的公理化
量子力学的公理化表述是基于一些不 证自明的公理建立起来的理论体系。
公理化表述使得量子力学具有形式化 和严格化的特点，有助于深入理解和 应用量子力学。
量子力学的公理化表述包括态矢空间、 可观测物理量、演化算子等基本概念 和规则。
04 量子力学的应用
原子结构与性质
原子结构
量子力学能够描述原子的电子结 构，包括电子云分布、能级和跃 迁等，从而解释元素的化学性质 和光谱特征。
原子光谱
量子力学能够解释原子光谱的精 细结构和规律，如巴尔末公式、 里德伯公式等，为光谱分析和化 学分析提供了理论基础。
分子结构与性质
分子轨道理论
利用量子力学中的分子轨道理论，可 以描述分子的电子结构和化学键的本 质，解释分子的物理和化学性质。
原子物理学第四版.ppt
有效的量子态个数：
np 2 的态项:
（1）
（2）
（3）
总自旋
总角动量
LS耦合
5-11. 氦原子基态 2He : 1s 2
在施忒恩盖拉赫实验中，基态氦原子将形成 1 束原 子射线束.
硼原子基态 5B ： 1s 22s 22p 1
在施忒恩盖拉赫实验中，基态硼原子将分裂成 2束 原子射线束.
5-12. 磷原子基态 15P ： 1s 22s 22p 63s 23p 3 硫原子基态 16S ： 1s 22s 22p 63s 23p 4
a
2 d sin
2 0.18 sin 30 0.18nm
d
h 6.63 1034
p 0.18 109
3.68 1024 kg m / s
Ek
p2 2m
3.68 1024 2 2 1.67 1027
h 0
1 3
m0c 2
0.511MeV 3
0.17 MeV
P
max
h
h
0
h
3c
h
c
4h
3c
4m0c 3
3.641022(kg m / s)
px
2r
1.05 1034 2 1014
0.53 1020 kg m/s
取最小动量为： p 0.531020 kg m/s
v
p m
0.53 1020 kg m/s 9.111031 kg
c(3 108 m/s )
所以需要应用相对论的能量动量公式
np 2 的态项:
（1）
（2）
（3）
总自旋
总角动量
LS耦合
5-11. 氦原子基态 2He : 1s 2
在施忒恩盖拉赫实验中，基态氦原子将形成 1 束原 子射线束.
硼原子基态 5B ： 1s 22s 22p 1
在施忒恩盖拉赫实验中，基态硼原子将分裂成 2束 原子射线束.
5-12. 磷原子基态 15P ： 1s 22s 22p 63s 23p 3 硫原子基态 16S ： 1s 22s 22p 63s 23p 4
a
2 d sin
2 0.18 sin 30 0.18nm
d
h 6.63 1034
p 0.18 109
3.68 1024 kg m / s
Ek
p2 2m
3.68 1024 2 2 1.67 1027
h 0
1 3
m0c 2
0.511MeV 3
0.17 MeV
P
max
h
h
0
h
3c
h
c
4h
3c
4m0c 3
3.641022(kg m / s)
px
2r
1.05 1034 2 1014
0.53 1020 kg m/s
取最小动量为： p 0.531020 kg m/s
v
p m
0.53 1020 kg m/s 9.111031 kg
c(3 108 m/s )
所以需要应用相对论的能量动量公式
原子物理学褚圣麟PPT课件
Z*e
r
H
e•
v
m
Z*e
H
r •e
轨道角动量 pl mvr sin
附加能量
Bpl
s
Els p jsB cos
p s
cos
B
0Z *ev
4πr 2
sin
p2j pl2 ps2
2 pl ps
第22页/共42页
4.4 电子自旋同轨道运动的相互作用
➢ 附加能量按相对论处理结果（1925年）
n 相同，l 不同的能级高低差别很大
第8页/共42页
4.1 碱金属原子的光谱
例 Na 原子的基态为3S，已知其共振线波长为 589.3nm, 漫线系第一条的波长为819.3nm, 基线系第 一条波长为1845.9nm, 主线系的系限波长为241.3nm, 试求 3S、3P、3D、4F 各谱项的项值。
p,l 1 n* 1.960 2.956 3.954 4.954
T
12202. 5 6862. 5 4389. 2
d,l 2 n*
2.999 3.999 5.000
f ,l
3
T
n*
6855. 5 4381. 2
4.000 5.004
3499. 6 2535. 3
5.599 6.579
3094. 4 2268. 9
V
1.85V
辅线系
~
n
~
R n*2
n*
~
n
~
E hc
第一激发 态能量
eU2
E
hc
5.6 4 8 81 019 J
U2 3.52V U U1 U2 5.38V
第27页/共42页
原子物理学PPT课件
这些谐振子可以发射和吸收辐射能。但是
这些谐振子只可能处于某些分立的状态中，
谐振子的能量并不象经典物理学所允许的
可具有任意值。
黑体内的驻波
Planck假设：振子振动的能量是不连
续的，只能取最小能量ε0 的整数倍 ε0, 2ε0, 3ε0, …, nε0, 即 E =nε=nhv ， 其 中
n=1，2，3…称为量子数，式中h为一个
e
e +
能量辐射损失
4
原子稳定性困难(续)
r
核 离心力与库仑力平衡 式
me
v2 r
Ze2
4 0r2
模 角动量 型
L mevr
的 困 难
经典电动力学，单 位时间内辐射能量
P
2 3
1
4 0
e2 c3
a2
2 ( 1 )7
3 4 0
e2 c3
me2
(Ze2 )6 L8
动能耗尽
P
1 2
mev2
电子加速运动辐射电磁波，能量不断损失，电子回转半径
瞬时性问题 按经典理论，电子逸出金属所需的能量，需要有
一定的时间来积累，一直积累到足以使电子逸出金属
表面为止.与实验结果不符 .经典的驰豫时间50min，
光电效应的不超过1ns
27
二 光子 爱因斯坦方程
（1） “光量子”假设 光子的能量为 h
（2） 解释实验
爱因斯坦方程 h 1 mv2 W
2
31
光源
分光器
记录仪
棱镜摄谱仪示意图
32
（三）光谱的类别
光谱分类
线状谱 带状谱
连续谱
原子谱. 如:钠灯 分子谱
固体.如:白炽灯
《原子物理学》详细讲义
心环”概念及环上只能安置有限个电子的概念是可贵的。
2.长冈半太郎行星模型（1904 年提出）：原子内正电荷集中于中心，电子绕中心运动。（但
未深入下去）
3.卢瑟福核式结构模型（卢瑟福在其学生盖革、马斯顿的 粒子散射实验之后提出） 一个有用的电荷常数表示法： e2 1.44 fm MeV (1 fm 1015 m ) 2. 粒子散射实验 粒子即氦核，其质量为电子质量的 7300 倍。卢瑟 福于 1909 年观察到 粒子受铂箔散射时，除小角度散射 外还有 1/8000 的 粒子属大角度散射（偏转大于 900），
荷质比为氢离子的千倍以上，但自己认为此结果是荒谬的，他认为射线粒子应比氢原子大。在
1897 年考夫曼（德）也做过与汤姆逊类似的实验且结果更精确，但他不承认阴极射线是粒子
的假设，直到 1901 年才将实验结果公布。
2. 电子的电荷和质量
精 确 测 定 电 子 电 荷 的 是 密 立 根 油 滴 实 验 （ 1910 年 ， 美 ） , 得 出 电 子 电 荷 的 值
e
1.6 1019 C
，再由
e m
之值求得电子质量 me
9.111031 kg
。密立根并据此发现电荷呈
量子化分布。（电荷为何呈量子化分布的机制至今仍未解决）
mp 1836.15271
原子物理学中两个重要的无量纲常数之一： me
。（另一个为精细结构常
数）此常数决定了原子物理学的主要特征，物理学至今无法从第一性原理导出此常数。由此还
径，若由实验得出 和 n，则可求出分子半径 r。单原子分子的即为原子半径，简单分子的半
径的数量级与其原子半径的数量级相同。
3)从范德瓦尔斯方程估计：在 (
原子物理学详解演示文稿
质的最小单元。
在十九世纪，人们在大量的实验中认识了一 些定律，如：
定比定律： 元素按一定的物质比相互化合。
原子 电子 关于卢斯福
倍比定律： 若两种元素能生成几种化合物， 则在这些化合物中，与一定质量 的甲元素化合的乙元素的质量， 互成简单整数比。
第四页，共29页。
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在此基础上，1893年道尔顿提出了他的原 子学说，他认为:
原子物理学详解演示文稿
第一页，共29页。
优选原子物理学
第二页，共29页。
1-1 背景知识
1. 原子的发现 2. 电子的发现
3. 电子的电荷和质量 4. 原子的大小
第三页，共29页。
1-1-1 原子的发现
“原子”一词来自希腊文，意思是“不可分 割的”。在公元前4世纪，古希腊哲学家德漠克
利特(Democritus)提出这一概念，并把它看作物
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第一章：原子的位形：卢斯福模型
实验装置如上图所示。放射源 R 中发出一细束α粒子，直射 到金属箔上以后，由于各α粒子所受金属箔中原子的作用不同 ，所以沿着不同的方向散射。荧光屏S及放大镜M可以沿着以 F为中心的圆弧移动。当S和M对准某一方向上,通过F而在这 个方向散射的α粒子就射到S上而产生闪光，用放大镜M观察闪
第八页，共29页。
1-1-3 电子的电荷和质量
密立根油滴实验 (1)(1910)
–测得电子电量为：e = 1.6×10-19 C (库仑)
电子质量 me = 9.1×10-31 kg –密立根首次发现了电荷的量子化
电荷只能是 e 的整数倍
–若知H+(质子）的荷质比
e
me 1
mp
在十九世纪，人们在大量的实验中认识了一 些定律，如：
定比定律： 元素按一定的物质比相互化合。
原子 电子 关于卢斯福
倍比定律： 若两种元素能生成几种化合物， 则在这些化合物中，与一定质量 的甲元素化合的乙元素的质量， 互成简单整数比。
第四页，共29页。
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在此基础上，1893年道尔顿提出了他的原 子学说，他认为:
原子物理学详解演示文稿
第一页，共29页。
优选原子物理学
第二页，共29页。
1-1 背景知识
1. 原子的发现 2. 电子的发现
3. 电子的电荷和质量 4. 原子的大小
第三页，共29页。
1-1-1 原子的发现
“原子”一词来自希腊文，意思是“不可分 割的”。在公元前4世纪，古希腊哲学家德漠克
利特(Democritus)提出这一概念，并把它看作物
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第一章：原子的位形：卢斯福模型
实验装置如上图所示。放射源 R 中发出一细束α粒子，直射 到金属箔上以后，由于各α粒子所受金属箔中原子的作用不同 ，所以沿着不同的方向散射。荧光屏S及放大镜M可以沿着以 F为中心的圆弧移动。当S和M对准某一方向上,通过F而在这 个方向散射的α粒子就射到S上而产生闪光，用放大镜M观察闪
第八页，共29页。
1-1-3 电子的电荷和质量
密立根油滴实验 (1)(1910)
–测得电子电量为：e = 1.6×10-19 C (库仑)
电子质量 me = 9.1×10-31 kg –密立根首次发现了电荷的量子化
电荷只能是 e 的整数倍
–若知H+(质子）的荷质比
e
me 1
mp
原子物理学PPT课件
.
18
原子物理学
第九章 分子结构与分子光谱
9.2 分子光谱和分子能级
二、分子内部的运动状态及能级分类
3、分子的转动和转动能级
这是分子的整体转动，对双原子分子要考虑的转动是 转动轴通过分子质量中心并垂直于分子轴(原子核间的联线) 的转动。对多原子分子的转动，如果分子的对称性高，也 可以进行研究。转动能量也是量子化的，但比前二种能量 要小得多，转动能级的间隔只相当于波长是毫米或厘米的 数量级。
以上简单地叙述了原子结成分子的几种方式。
.
15
原子物理学
第九章 分子结构与分子光谱
9.2 分子光谱和分子能级
从分子的光谱可以研究分子的结构，分子光谱比原子 光谱要复杂得多。就波长的范围说，分子光谱可以有如下 三类别。
一、分子光谱的类别
（1）远红外光谱，波长是厘米或毫米的数量级。
（2）近红外光谱，波长是构与分子光谱
9.2 分子光谱和分子能级
二、分子内部的运动状态及能级分类
2、构成分子的诸原子之间的振动和振动能级
这也就是原子核带同周围的电子的振动，在9.1 节已 经提到双原子分子沿着轴线振动。多原子分子的振动就比 较复杂，是多种振动方式的叠加。振动的能量是量子化的， 振动能级的间隔比电子能级的间隔小。如果只有振动能级 的跃迁，而没有电子能级的跃迁，所产生的光谱是在近红 外区，波长是几个微米的数量级。
起着势能作用。这个“势能”随原子核距离的变化如果
出现最低值，分子就能构成，如果没有最低值，分子就
不能构成。
分子中的电子可以处在激发态，这也可以由分离原
子变到联合原子的相应激发态来考虑。同样也只有那些
“势能”随原子核距离的变化具有最低值的才是分子的
原子物理学(X射线)ppt课件
– K系列:谱线: K , K , K , … , – L系列:谱线: L , L , L , … , – M系列:谱线: M , M , M , … , – N系列:谱线: N , N , N , … ,
• K谱线频率莫塞莱经验公式
K 0.2461016(ZK)2H z K1
莫塞莱定律提供了精确测量Z的方法 .
• 康普顿散射的实验装置 • 康普顿散射的实验规律 • 经典考虑 • 量子解释 • 几点讨论 • 康普顿散射与基本测量
.
5.3.1.康普顿散射的实验装置
X 射线在石墨上的散射
X 射线管
晶体
光阑
散射波长
0
j
探
测
器
石墨体 (散射物质. )
X 射线谱仪
.... .. .............................................................................
h
0
n0
h
n
m
v
h0 e j
m0
自由电子(静止)
mv
m c2m oc2h(0-)m oc2hc( 1 0- 1)
(m c2 )2 (m o c2 )2 2 m o c 3 h (1-1) (h c )2 (1-1)2
0
0
(mv)2(h0)2(h)22h02 cosj .
5.3.4.量子解释(3)
5.1.4.X射线的衍射(1)
• 电磁波通过狭缝衍射
–要求波长与狭缝的大小同数量级
• X射线波长数量级:0.1nm
– 0.1nm的狭缝难以制造
• 晶体: 原子(格点)有规则排列的结构
– 晶格常数d : 相邻格点的距离 – 晶格常数d的数量级与X射线波长数量级相同
• K谱线频率莫塞莱经验公式
K 0.2461016(ZK)2H z K1
莫塞莱定律提供了精确测量Z的方法 .
• 康普顿散射的实验装置 • 康普顿散射的实验规律 • 经典考虑 • 量子解释 • 几点讨论 • 康普顿散射与基本测量
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5.3.1.康普顿散射的实验装置
X 射线在石墨上的散射
X 射线管
晶体
光阑
散射波长
0
j
探
测
器
石墨体 (散射物质. )
X 射线谱仪
.... .. .............................................................................
h
0
n0
h
n
m
v
h0 e j
m0
自由电子(静止)
mv
m c2m oc2h(0-)m oc2hc( 1 0- 1)
(m c2 )2 (m o c2 )2 2 m o c 3 h (1-1) (h c )2 (1-1)2
0
0
(mv)2(h0)2(h)22h02 cosj .
5.3.4.量子解释(3)
5.1.4.X射线的衍射(1)
• 电磁波通过狭缝衍射
–要求波长与狭缝的大小同数量级
• X射线波长数量级:0.1nm
– 0.1nm的狭缝难以制造
• 晶体: 原子(格点)有规则排列的结构
– 晶格常数d : 相邻格点的距离 – 晶格常数d的数量级与X射线波长数量级相同