原子物理复习总结

1、学习必备欢迎下载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年密立根采用“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-马斯顿在口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。6.191

2、3年波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，原子磁矩在不均匀学习必备欢迎下载磁场中受磁力，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

3、金属双线结构、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口1.库仑散射公式：b=yctg2，ZZe2其中a三为库仑散射因子，b为瞄准距离，或者碰撞参数，6为散射角4二；oE2.卢瑟福公式：微分散射截面:二cC)d；C)dI.1dN'Nntd4V16sin2物理意义：口粒子散射到日方向单位立体角内每个原子的有效散射截面.3 .原子核大小的估计（即入射粒子与原子核的最小距离）：rmin=a4 .光电效应：hv=e+mvm其中e=h¥0

4、=h'为金属的结合能（脱出2-0功），%和%分别为金属的红限频率和波长，eV0=：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-722Zev,2-me4二；0rr=L=mevr=n1.2Z21En-m©vn-2Rhc_EkEp2n22Z/Az二，Vn=(工C)=V1nn2nrn-zr1学习必备欢迎下载6 .巴尔末公式：?=l=R(Jr_J2)22n'27 .里德伯公式：j=°=R(4.J2)nn'8 .里德伯常量的相对

5、论修正Ra=R/-mAme9 .氢原子谱线系：莱曼系（n'Tn=1跃迁）、巴尔末系（n'Tn=2跃迁）、帕邢系（n'Tn=3跃迁）、布拉开系（n'Tn=4跃迁）和普丰德系（n'Tn=5跃迁）。其中巴尔末系中的u,P,工刈谱线分别对应的跃迁为32,42,5>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：nPT2S;锐线系：nS->2P;漫线系：（nD->2P）;基线系（nFt3D）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

6、第一激发态所需要的电压14 .原子的磁矩：吃=-3=-Jj（j+1）、；=-mjgj建，15 .施特恩-盖拉赫实验：原子束通过非均匀磁场发生偏离:,：:BzdD,汨zdDZ2;“z二-mjgj-b-2,叫一八11,-二z3KTczmv16.朗德因子：gJ=3.1S(S1)-L(L1)J(J1)学习必备欢迎下载17.碱金属双线结构：由于自旋-轨道耦合导致谱线分裂，裂距为(二Z)4Z44t上Z4j-E0=口M7.25M10eV或者Av=x5.84cm2n3l(l1)n3l(l1)n3l(l1)（说明：电子自旋磁矩在磁场作用下导致附加能量为u=.R,B）18 .塞曼效应：1896年塞曼发现把光源放在

7、磁场内时，光源发出的光谱线发生分裂，表明能量差的变化。h3=hn+（m2g2-m1gl）NBB,或者eBv=v+(m2g2-m®)。4：me当体系自旋为零时，为正常塞曼效应，则有hv'=hv+（%B,0,%B）；当体系电子数目为偶数并形成独态的原子，才能有正常的塞曼效应。19 .电偶极跃迁选择定则：Am=m2-m1=Q±120 .塞曼谱线的偏振特性：Am=±1时给出仃偏振，Am=0给出冗偏振。在沿着磁场方向，只能观测到。偏振，呈圆偏振，共2条；在垂直磁场方向，能观测到仃和冗偏振，都呈线偏振，共3条。21 .泡利不相容原理：在一个原子中不可能有两个或多个电子

8、具有完全相同的四个量子数（n,l,ml,ms）o即原子中的每个状态只能容纳一个电子。22 .洪特定则：（1）对于一个给定的电子组态形成的一组原子态，当某原子态具有的S最大时，它所处的能级位置最低；（2）对于同一个S,又以L值大的为最低。23 .洪特附则：对于同科电子，关于同一l值而J值不同的诸能级的次序。（1）当同科电子数小于或等于闭壳层占有数的一半时，具有最小学习必备欢迎下载J值（即L-S）的能级处在最低，称为正常次序；（2）当同科电子数大于闭壳层占有数的一半时，则具有最大J值（即L+S）的能级为最低，称为倒转次序。24 .自旋-轨道耦合方式：L-S耦合【（lil2.n）（SiS2.Sn）T

9、（LS）TJJ,J-J耦合【（l1sl）（l2s2）.（lnSn）T（j1j2.jn）TJ】，两种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：n111n2l226 .原子态：对于L-S耦合为2S'Lj,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+SM禺数的原子态存在。28 .多电子原子中，状态的电偶极辐射跃迁选择定则：对LS耦合：AS=0,AL=0,±1,AJ=0,±1（J=0tJ'=外）对于jj耦合：均=0,±1,AJ=0,±1（J=0tJ'=0除外）原子态之间的跃

10、迁还要满足初态和末态的宇称必须相反，即工L=奇数l=偶数29 .描述原子中电子态的量子数有：n（主量子数）、l（角量子数）、ml（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,ml,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1S。，对于学习必备欢迎下载半满壳层的原子，基态为n*Sn/2（n为价电子数）。三、物理常数2e复合常数：=l.44fmMeV=1.44nmeV；hc=1240eVnm；4二;0c=197fmMeV=197nmeV；mec2=0.511MeV=511keV基本电荷：e=l.602Ml0,9C；普朗克常数卜=6.626父10贽Js=4.136Ml0,5eVs里德堡常数R=1.097x107m=1.097x105cm，Rhc=13.6eV阿伏伽德罗常数Na=6.02210-23mol玻耳兹曼常数k=1.381023JK'=8.61710,eVK电子质量me=9.111031kg=0.51