原子物理复习总结

1、原子物理学总复习总结一、原子物理学发展中重大事件1.1897年汤姆孙通过阴极射线管实验发现电子，从而打破了原子不 可分的神话，并提出关于原子结构的“葡萄干面包”模型。2.1900年普朗克提出能量量子化假说，解释黑体辐射问题。3.1905年爱因斯坦提出光量子假说，并用以解释光电效应。4.1910年 密立根米用“油滴实验”方法精确地测定了电子的电荷， 并发现电荷是量子化的。5.1908年卢瑟福的学生盖革-马斯顿在粒子散射实验中发现大角度 散射现象，1911年卢瑟福基于此实验提出原子的核式结构模型， 从而否认了汤姆孙的模型。但是这种核式结构模型不能解释原子 的稳定性、同一性和再生性。6.1913年波

2、尔为了解释氢原子光谱提出氢原子理论模型，提出三个 基本假设：定态理论、能级跃迁条件和轨道量子化条件，可以解释氢 原子和类氢原子的光谱。7.1914年为了验证波尔的能级理论，弗兰克-赫兹实验用电子轰击汞 原子，证明了能级的存在，即原子内部定态的能量是量子化的。8.1916年索末菲将波尔的圆形轨道推广为椭圆轨道理论，并引入相 对论修正.9.1921年 施特恩-盖拉赫提出一个能直接显示原子轨道角动量空间 量子化的实验方案，用银原子束通过不均匀磁场，原子磁矩在不均匀磁场中受磁力，力的大小和方向与原子磁矩空间取向有关。10.1925年乌伦贝克和古兹密特提出电子自旋假设，电子自旋的引入可以解释碱金属双线结

3、构、赛曼效应和施特恩-盖拉赫实验。11.1925年泡利提出泡利不相容原理。提出了多电子原子中电子的排 列规则问题。此定理对费米子系统成立，但是对于玻色子系统不成立。二、基本物理规律、定理和公式a 日1.库仑散射公式：b二2ctg 2,zz e其中a 亠 为库仑散射因子，b为瞄准距离，或者碰撞 参数，二为散射角4聪oE2.卢瑟福公式：微分散射截面:d；（旳d.1dNNn td1a216si n4-2物理意义：粒子散射到二方向单位立体角内每个原子的有效散射截3. 原子核大小的估计（即入射粒子与原子核的最小距离）：咕和二a4. 光电效应：- mvm其中二=h0=h为金属的结合能（脱出2九0功），5和

4、人。分别为金属的红限频率和波长，eV0 = 1 mvm，V。为遏制电 压。5. 波尔的氢原子理论：（1）经典轨道加定态条件、（2）频率条件、（3） 角动量量子化。理论基础是巴尔末公式、光量子理论和原子的核式结 构。对于类氢原子，根据Ze1 22V2= me- 4二；0rr =VnL 二 mevr 二 n1 2Z2匚mevn亏 Rhe - - Ek2 n2Z/ 、 z(、社 e)Vinn2 n zri6. 巴尔末公式：二丄二R（4 一 A）九2 n7. 里德伯公式：、=丄二R（2-A）九nn8.里德伯常量的相对论修正Ra二RmAmAme9. 氢原子谱线系：来曼系（nT n = 1跃迁）、巴尔末系

5、（nT n = 2跃迁）、 帕邢系（nT n=3跃迁）、布拉开 系（nT n = 4跃迁）和普丰德 系（nn =5跃迁）。其中巴尔末系中的,谱线分别对应的跃迁为 3 2,4 2,5 2,6 210. 碱金属与氢原子谱线的差异是由于隧道贯穿和原子实的极化。11. 碱金属谱线系：主线系：nP 2S ;锐线系：nS2P ;漫线系：（nDT2P ）; 基线系（nF t 3D ）12. 电离电势：将电子从基态激发到连续态所需要的最低电压。13. 第一激发电势：将电子从基态激发到第一激发态所需要的电压14. 原子的磁矩： （LS） J ，J-J耦合【（店）（1252）.（2）- （jj.Jnl J ,两种

6、耦合方式得到相同 的原子态数和总角动量量子数J。25. 电子组态：nilin2*26. 原子态：对于L-S耦合为2S九j，对于J-J耦合为（ji,j2）j27. 偶数定则：对于同科电子，在L-S耦合下，只有L+S=M数的原子 态存在。28. 多电子原子中，状态的电偶极辐射跃迁选择定则：对 L -S 耦合： 冷=0丄=0, 1,.J=0,_1（J =0 J0除 夕卜）对于 j - j 耦合：Aj =0, 1,.J =0, 1（J =0 JJ0除外）原子态之间的跃迁还要满足初态和末态的宇称必须相反，即 、Ti二奇数二 |严偶数29. 描述原子中电子态的量子数有：n （主量子数）、I （角量子数）、

7、 mi （轨道磁量子数）、s （自旋角动量量子数）、ms （自旋磁量子数）、 j （总角动量量子数）和mj （总的角动量磁量子数）。而完整描述一 个电子状态的四个独立量子数：n,l,mi,ms （弱磁场下）或者n,l,j,mj （强 磁场下）。30. 原子基态规律：对于满壳层或满支壳层的原子，基态为1S0，对于半满壳层的原子，基态为nSn/2 （ n为价电子数）物理常数复合常数：2e1.44 fm MeV =1.44nm eV ；hc-1240eV nm ；4 二;oc=197fm MeV =197nm eV ；mec2 = 0.511MeV =511keV基本电荷：e=1.602 10 J9C ；普朗克常数 h=- 6.626 10”4J s=4.136 10J5eV s里德堡常数7I5IR ： -1.097 10 m =1.097 10 cm ，Rhc=13.6eV阿伏伽德罗常数Na = 6.022 10-23mol，玻耳兹曼常数k=1.38 10 “J K=8.617 10*eV K，电子质里me =9.11 10 kg =0.511MeV/c2质子质里：_272mp -1.67 10 kg=938MeV/c原子质里单位：_272u =1.66 10 kg = 931 MeV /c玻尔半径