原子物理学课件：绪论
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期末总结 《原子物理学》课堂课件
类氢离子是原子核外边只有一个电子的原子体系，但原子核带
有大于一个单元的正电荷（Z>1)，如He+， Li++， Be+++等
1、氢原子及类氢离子的轨道量子化
轨道半径：
n2 rn a1 Z
a1
4 0 2
e2me
0.531010 m
0.53A
氢原子的第一玻尔半径
速度：
vn
v1
。
a Z1Z2e2
4 0 E
为库仑散射因子。
E 1 mv2 入射的粒子的动能
2
7
第一章 小 结
2、有效散射截面（一个靶原子核）
d
2bdb
a 2d
16 sin 4
（1）
dσ
2
d ：称为原子核的有效散射截面，具有面积量纲。
dθ对应的空心圆锥体的立体角为： dΩ=ds/r2
d 2 sin d
（光电效应的实质：电子吸收光子的过程）
爱因斯坦光电效应方程：
h
1 2
mvm2
Φ
电子的最大初动能
1 2
mvm2
eV0
脱出功 （逸出功） h 0
V0：反向截止电压（遏止电压）
0：截止频率（ 红限频率 ） （与金属种类有关）17
第二章 小 结
四、（掌握）氢原子光谱的实验规律
O
O
O
O
6562.8A 4861.3A 4340.5A 4101.7A
或：~ T (m) T (n)
光谱项：
T (m)
RH m2
T
(n)
RH n2
原子物理 绪论
物理学全明星梦之队
德 布 罗 意
物理学是关于物质基本组成、基本结构 和物质变化规律及其应用的的学科（如 力、热、光、电、磁等）。 原子物理学是研究原子（离子）的电子 结构、电子运动规律及其与外界相互作 用的学科。是随近代物理学的发展而发 用的学科。是随近代物理学的发展而发 展起来的。
近代物理学发展概述
实物和场 实物：具有质量、不可入性，以空间间断形式存在。 实物：具有质量、不可入性，以空间间断形式存在。
7 宏观客体（> 10− m 宏观客体（
−7 微观客体（ 微观客体（< 10 m
）服从因果律体 （108－1011个原子，亚微米尺寸器件） 一定条件下出现量子效应 场:无静止质量,不具有不可入性，以连续形式存在， 无静止质量,不具有不可入性，以连续形式存在， 具有可叠加性，不能作为参考系。 具有可叠加性，不能作为参考系。
~10–2 m
Rabbit (Length)
3 x 10-1 m
African Elephant Height
~ 3.3 m
较大结构及尺度
地球
10
7
m
太阳（ 太阳（Sun ）
日冕
10
9
m
Sun ≈ 2x1030 kg ≈ 1057 (核子 核子) 核子
地球轨道
10
11
m
旋涡星系（Spiral Galaxy） ）
化 实 、 极 线 转 验 学 验 阴 射 偏 实
→
原子
α粒 散 实 子 射 验
→
光 学 验 谱 实 电子的轨道运动、自旋运动、相互作用 外 子 核 电
高 物 实 能 理 验 原 核 L 子 → 质子、中子、其它基本粒子、 L
原子物理学课件第1-3章
1 2 1 2Ze 2 Mv Mv 2 2 4 0 rm
有心力场中，角动量守恒
2
Mvb Mvrm
2Ze2 1 14 rm (1 ) ~ 10 m 2 4 0 Mv sin 2
5.对a粒子散射实验的说明
（1）散射截面的问题
（2）大角散射和小角散射的问题 （3）核外电子的问题
的粒子所对应的一个原子的有效截面dσ。 一个粒子打在d 的可能性多大?
4 Mv
a
2 2 2
Ze 4 sin 4 0 2
d
1
Mv
2 2
sin
4
d
问题:
设：靶的面积为A，厚度 t 很小（前后不遮蔽） 单位体积内原子数为N。 靶子共有原子总数是 N A t N 对每个原子有一个---- dσ 总有效散射面积------- d N d N Atd
1896年，贝克勒耳发现放射性
1897年，汤姆逊发现电子 1900年，普朗克黑体辐射理论 1911年，卢瑟福原子模型 1913年，波尔氢原子理论
《原子物理》的研究内容： （1）原子.分子结构.性质. 运动规律及相互作用。 （2）以及由此如何决定物体宏观性质等问题. 重点：单（价）电子原子 双价电子原子
（1）单次散射 （2）靶核不动 （3）只有库仑力 （4）电子作用忽略
（2）卢瑟福公式 打在 b~b+db上
落在 d环内
散射截面：
db b
d
dR
R
d 2bdb b
d
2
b
r
2
1 1 dS 2 RdR 2 ctg d d 2 2 2 2 2 2 2 sin / 2 r r Mv
原子物理学杨福家ppt
又
x vt
即
x 1
v
可得
x 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。
二、光的波粒二象性 1672年，牛顿，光的微粒说 1678年，惠更斯，光的波动说 19世纪末，麦克斯韦和赫兹肯定光是一种电磁波 20世纪初，光量子
1905年，爱因斯坦 E h 1917年，爱因斯坦 p h p k
h
E, P v, 通过h把波动性与粒子性联系起来！
光在传播时显示出波动性，而在转移能量 时显示出粒子性！
—— 康普顿实验结论
光既不是经典意义上的粒子，也不是经典意义 上的波，是一种兼有波动性和粒子性的客观存在。
两者不会同时出现！
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(1) 应用牛顿力学讨论了从天体到地上各种尺度的力学 客体的运动。牛顿力学应用于分子运动也取得有益的结果。 1897年汤姆逊发现了电子，这个发现表明电子的行为类似 于一个牛顿粒子。
(2) 光的波动性在1803年由杨氏干涉实验有力揭示出来， 麦克斯韦在1864年发现的光和电磁现象之间的联系把光的 波动性置于更加坚实的基础之上。
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《原子物理学总结》课件
基本粒子
1
质子、中子、电子
探索了质子、中子和电子的性质，包括
其他粒子
2
电荷、质量和作用。
介绍了其他与原子相互作用的基本粒子， 如光子、中微子等。
原子核结构
核子结构
揭示了原子核的内部结构，包括 质子和中子的排列方式。
质子和中子的区别
核反应
对比了质子和中子的性质和功能， 以及它们在原子核中的地位。
讨论了核反应的过程，以及其在 核能产业和医学影像学中的应用。
医学影像学
介绍了原子物理学在医学影 像学中的应用，如X射理学的核 能技术在能源和医学领域的 重要性。
结论
1 原子物理学的重要性
总结了原子物理学在科学研究和应用领域所 扮演的关键角色。
2 未来发展趋势
展望了原子物理学领域的未来发展，以及对 人类社会的潜在影响。
原子光谱学
1 原子光谱
研究原子在光谱中的频率 和能量变化，探索了光的 发射和吸收。
2 量子力学
解释了原子光谱背后的量 子力学原理，引入了波粒 二象性和波函数概念。
3 能级图解析
分析了原子能级图的结构 和解读方法，为光谱分析 提供了理论基础。
应用
建筑材料
探讨了利用原子物理学的知 识开发新材料和改进建筑技 术的潜力。
《原子物理学总结》PPT 课件
原子物理学是研究原子及其构成要素的科学，本课件将总结原子模型、基本 粒子、原子核结构、原子光谱学等内容，展示原子物理学的重要性与应用。
概述
原子模型
探讨原子的结构和特征，介绍玻尔模型和多电子原子的研究进展。
基本粒子
介绍质子、中子、电子等基本粒子，并介绍其他具有重要作用的粒子。
原子核结构
高中物理第一节课_绪论课件
《墨经》
克斯韦
基本测量技术,冶炼技术, 杠杆原理,浮力定律,指南 针的发明,各种镜的成像
日心说,万有引力定律,牛 顿三定律, 热力学定律, 电磁场理论,波动光学,及 由这些理论引出的大量新 技术
相对论与量子论及其 派生出来的各分支理论， 如核物理,凝聚态物理等 以及由此而产生的大量高 科技,激光,超导,航天等。
内容要求：从单一浅显到复杂严密
初
、 高
思维方式：从直观具体到抽象概括
中
的
区
别
解题方式：从简单的比例运算到复杂多样的数
学运算
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7
时期 地域 代表 人物
主要 成就
古
代
经
典
现代
从远古到16世纪中叶
16世纪中叶到19世纪末 19世纪末到现在
中国,古希腊,阿拉伯
欧洲
欧美及亚洲
亚里士多德,阿基米德, 牛顿,伽利略,法拉第,麦 爱因斯坦,普朗克,玻尔
人文特 原始,自然,直观,粗犷
严密P,P厚T学重习交,流稳定与和谐 简练,开放与多样性
12
征
物
理
学
与
第二次工业革命
社
会
发
展
第 一 次 工 业 革 命 第三次工业革命
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13
• 18世纪到19世纪,物理学家建立了热力学理论和分子物理，发现 了能量转换和能量守恒定律后，开始探索用内能转化为机械能的 方法来代替人力和畜力。
选修3-4 科 选修3-3 选 选修3-2 修 选修3-1
共 同 必 修
电学 力学
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17
如何学好高中物理学？
• 提前预习，学会自学 1晚、自高习一•如年认何第真达一到听个最讲月佳，最状独为态关立键思上考课效率， 2、对自• 己及的时要复求习要，严做，课好堂练练习习作业（无 论是否•做归完纳，一小定结得，交总）结反思
原子物理绪论
(v)
8 4 3 KTv c
图20-3 热辐射的理论公式与实验结果的比较
26
即在低频部分与实验相符很好 ，但随频率的 增大与实验值的差距越来越大，当时v 引 起发散，这是当时有名的“紫外灾难” 另外维恩以经典物理为基础也导出一个辐射 公式，维恩公式在短波部分与实验结果符合的很 好,但是长波部分理论的值偏低. 在解释黑体辐射 实验现象上，经典物理学遇到了难以克服的困难。
29
经过近二个月的努力，普朗克在同年12月14 日的一次德国物理学会议上提出：
辐射能量的假设
E=nhv（n=1,2,3,……）
这一概念严重偏离了经典物理。因此，这一 假设提出后的5年时间内，没有引起人的注意，并 且在这以后的十多年时间里，普朗克很后悔当时 的提法，在很多场合他还极力的掩饰这种不连续 性是“假设量子论”
二、原子物理学的研究对象、内容、研究
方法：
1、 原子物理学的研究对象 原子物理学属于近代物理学课程，它主要研究 物质在原子层次内： （1）由什么组成； （2）各种组成成分间有怎样的相互作用； （3）各物质是怎样的运动形态。 等理论，是研究物质微观结构的一门科学。
4
2、研究内容：（原子物理、核物理） （1）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排布和 运动规律 （2）核物理部分 主要研究核的整体性质如：核力、核模型、核衰 变、核反应、核能的开发和利用及基本粒子的相 关知识。
34
3、现代原子物理学：（20世纪初-现在） 是新量子理论诞生和发展时期 1924年，德布罗意提出物质波的概念，将光的 波粒二象性推广到实物粒子 1925年，微观体系的新理论-量子力学建立 1932年，中子发现，表明原子核有内部结构， 这之后核物理的研究核应用迅速发展 1950年，基本粒子的研究和发展成绩卓著
《原子物理学》(褚圣麟)第一章 原子的基本状况
4. 量子力学和现代原子物理学 （薛定谔、狄拉克）
第1章 原子的基本状况
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 ……… 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
第1章 原子的基本状况
1.2 原子的核式结构
卢瑟福1871年8月30日生于新西兰的纳尔 逊，毕业于新西兰大学和剑桥大学。 1898年到加拿大任马克歧尔大学物理学教 授，达9年之久，这期间他在放射性方面的 研究，贡献极多。1907年，任曼彻斯特大学 物理学教授。1908年因对放射化学的研究荣 获诺贝尔化学奖。1919年任剑桥大学教授， 并任卡文迪许实验室主任。1931年英王授予 他勋爵的桂冠。1937年10月19日逝世。
第1章 原子的基本状况
θ
假设α粒子以速度v入射，并且在原子附近度过的整个时间内 都受到力Fmax的作用，那么会产生多大角度的散射呢？ 由动量定理得 Fmax
t P
，
其中 t 2vR ，表示α粒子在原子附件度过的时间 1 Ze 代入Fmax的值，得： P 4 2R ( 2vR )
1 4
0
当r>R时，原子受的库仑斥力为： 当r<R时，原子受的库仑斥力为：
F
2 Ze r
2
2
2
F
1 4 0
1
2 Ze R
3