原子物理绪论

null原 子 物 理 学原 子 物 理 学2011 . 8物理学院基础物理教研室 林晓东 电 话： 13627618900 Email: linxd@swu.edu.cnnull课 程 设 置 本课程在大学二年级一学期开设，共计72学时。考核方式为考试。考试由平时作业及练习、半期考试和期末考试（闭卷）三部分组成，方式为笔试。比例为10%、20%、70%。评定学期成绩结合平时得出综合成绩为该门课成绩。教材与参考书目教 材： 《原子物理学》（第四版）杨福家 高等教育出版社2008参考书目： 《原子物理学》 褚圣麟 高等教育出版社1979 《原子物理学》 陈建新，陆汉忠 上海科技出版社1988 《原子物理学》 陈宏芳 中国科技大学出版社1997 《原子物理》 郑乐民 北京大学出版社 2000 《原子物理教程》张延惠等 山东大学出版社2003null各章节课时安排第五章 10课时 第六章 8 课时 第七章 6 课时 第八章 2 课时 机 动 8 课时绪 论 2 课时 第一章 6 课时 第二章 10课时 第三章 10课时 第四章 10课时绪 论绪 论null【学习目的】 了解原子物理学研究的对象以及学习这门课程的意义。 了解原子物理学发展的过程。学习一些著名物理学家以及学派的观点，以及他们通过实验事实进行 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 、推理的过程。 了解原子物理学在物理学中的地位与作用以及与其他学科的关系。null物理学全明星梦之队德布罗意null 物理学是研究物质运动的最一般规律和物质基本结构的科学。 原子物理学是物理学的一个分支，是研究原子、分子、原子核等微观粒子运动规律的一门基础学科，也就是关于物质微观结构的一门科学。 原子物理学所形成的物理思想，物理图象和实验 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 可为化学、生物、材料科学等学科提供指导。一、原子物理学研究的对象及意义null原子的概念 虽然原子概念的提出已有两千多年的历史，但是我们要讲授的原子物理学是在20世纪初开始形成的一门学科，它是随着近代物理学的发展而发展起来的。 原子这个层次，介于分子和原子核两层次之间（如图所示）。 量子阶梯 null 原子是物质结构的一个层次固态、液态、气态、等离子态分子、离子、原子集团原 子电子、原子核（质子、中子）基本粒子null 原子物理学的研究方法 物理学是一门实验科学。原子的结构和运动规律是由物理学实验得到的。null 原子是微观系统 其运动规律不能简单地用经典物理学的规律描述。 有关原子物理学的内容，被称为“近代物理学”（Modern Physics） 原子是一种物理模型 由物理实验得到物理现象 由物理现象归纳出物理规律 由物理规律抽象出物理模型 由物理模型建立物理学的理论体系二、原子物理学的发展 二、原子物理学的发展 早期的原子论 “原子”一词来自希腊文，意思是“不可分割的”。 国外：两种观点 公元前4世纪 万物的本原是原子 (atom) 和虚空，物质由许多极小的微粒构成，最小的原子不可再分。 代 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 人物：德谟克利特 万物由水气火土（以太）组成；物质是连续的，可以无限地分割下去 代表人物：亚里士多德 “吾爱吾师，吾更爱真理”； “法律是不受情欲影响的理智” ；主张学生德智体美全面发展null我 国：两种观点 战国时期 （公元前476-221年 ）墨家：主张物质不可无限分割 “端：体之无序最前者也。” —— 《墨经》 “其小无内，谓之小一。” —— 惠施 “语小，天下莫能破焉。” —— 《中庸》 公孙龙：主张物质可以无限分割的 “一尺之棰，日取其半，万世不竭。” 五行说：物质由金、木、水、火、土构成 阴阳说：物质由阴、阳二气组成 null初期的原子学说 建立在科学基础上的原子学说是到了近二三百年内才发展的。到19世纪末，人们开始确切地认识到，原子只不过是物质结构的一个层次，导致这一结论的重要发现有： 1806年，法国普鲁斯脱发现定比定律 1807年，英国道尔顿发现倍比定律 1808年，法国盖·吕萨克发现 气体的体积成简比的定律 1811年，意大利阿伏加德罗提出阿伏加德罗定律 1826年，英国布朗发现布朗运动 1833年，英国法拉第提出电解定律 1869年，俄国门捷列夫提出元素周期律 实验总结，认识到原子是物质结构的一个层次 null世纪之交的三大发现 1895年德国物理学家伦琴（W.K.Rontgen）发现X射线。获得首届诺贝尔物理学奖（1901年）。 1897年英国物理学家汤姆逊（J.J.Thomson）发现电子。获得了1906年的诺贝尔物理学奖。 1896年法国物理学家贝克勒尔（A.H.Becquerel）发现放射性。与居里夫妇共同获得1903年的诺贝尔物理学奖。null量子力学的建立 1900年，普朗克（Planck）把多人关于黑体辐射的研究结果进一步研究以后，提出了量子论。他在德国物理学 年会 清华大学通讯录参加年会感想公司年会游戏活动年会团队互动游戏企业年会多人朗诵稿 上提出了一个黑体辐射能量分布公式： 此式与当时测得的最精确的实验结果进行比较，发现两者以惊人的精确度相符合。 1、普朗克能量子学说null 通过能量求和，再计算出单位体积内在附近单位频率间隔中的辐射能量密度为： 这就是普朗克公式。 为了给上述公式找到合理的理论解释，普朗克提出了能量量子化的假设：黑体的腔壁是由无数个带电的谐振子组成的，这些谐振子不断地吸收和辐射电磁波，与腔内的辐射场交换能量null 普朗克提出的能量量子化的假设，冲破了经典物理思想的束缚，为整个量子理论的建立开辟了道路，具有划时代的意义，它是物理学家认识事物时从连续的世界向不连续的世界过渡的第一次突破。 正因为普朗克在能量子学说与经典物理是如此不同，因此在普朗克公式正式提出后5年内，没有人对其加以理会，直到1905年，才由爱因斯坦作了发展，提出了光量子说支持普朗克的量子论。普朗克因此获得了1918年诺贝尔物理学奖。 普朗克能量子学说的意义null2、玻尔的氢原子理论 电子从能量较高的定态跃迁到能量较低的定态时，将放出一个光子，光子的能量等于两定态能量之差。 在此基础上，玻尔（Bohr）于1913年提出了他的氢原子结构理论。主要有3个要点： 应用核式模型，但突破经典物理学的限制，假定电子沿圆轨道绕核运动时，不辐射能量，而是处于稳定状态（定态）。null玻尔氢原子理论的意义 玻尔理论突破了经典概念的束缚，提出了量子化条件、分立轨道、频率条件、能级跃迁等极其重要的新概念，第一次从理论上解释了氢原子光谱频率分布的经验规律。 null3、量子力学的建立这个理论对物理学的进一步发展起了巨大作用。 此后几年中，原子物理学发展得很快。在1923～1927年间，一个关于微观体系的新理论体系——量子力学建立起来了。 从德布罗意（De Broglie）的波粒二象性假设开始，起初海森堡（Hersenberg）和薛定谔（Schrodinger）两人几乎同时从不同的角度研究了这个问题，各自提出了自己的理论。后来证明，这两种理论是等价的。后来有其他多位学者参加，共同完善了量子力学理论。三、原子物理学的地位与作用 三、原子物理学的地位与作用 1、揭示物质现象和本质的基础 事物的宏观现象丰富多彩，要揭示其内在的本质，就非从微观结构入手考虑不可。很多事实都是在原子物理学发展以后，才得到了更清楚地理解。原子物理学不但对许多已知的宏观现象作了解释，而且发展了新的知识，从而使人们对物质世界有了更深入的而且比较统一的认识。 物质为什么有导体、半导体和绝缘体之分？导热率高的物体导电率也高，其内在联系是什么？null2、与其他学科的关系 原子结构的知识是化学与物理学的共同贡献。 在现代天文学中的天体物理学大部分是通过天体所发出的光谱来进行分析研究的，而光谱的理论是原子物理学中的重要内容。 晶体结构和性质的研究需要原子结构的知识，这样，原子物理学又与那些与结晶学有关系的矿物学、冶金学等学科也有关系。 生物科学中引用原子物理学中的原理与技术的地方日益增加。 其他科学部门，不论是基础科学或应用科学，与原子物理学也有多方面的联系。 null3、原子物理学的作用 原子物理学在生产上所起的作用是具有基本性的。原子物理学研究的是物质微观结构，这是基本知识，把它用在生产上，影响必然是深而广的。 ① 电子器件——电子源——物质的微观结构 ——原子物理学。 ② 各种金属、磁性材料、半导体等也需要原子物理学的知识。 ③ 发光材料、光谱分析（冶金）、X射线（检测）、光电管（自动控制）等等，都与原子物理学有关。 ④ 原子能和放射性的应用。 原子物理学与现代生产有广泛而密切的联系 null4、学习中应注意的几点 ① 实践是检验真理的标准。 物理学发展的过程：观察到的现象——分析后提出假定——进一步推究深入的理论——从发展的理论可以推测其他的实验结果——实验结果再反过来验证理论的正确性——理论的确定。 ② 科学是逐步地不断地发展的。 ③ 对微观体系不能 要求 对教师党员的评价套管和固井爆破片与爆破装置仓库管理基本要求三甲医院都需要复审吗 都按宏观规律来描述。 经典物理学中的规律是从宏观现象中总结出来的，不一定都适用于微观体系。微观体系自有一套规律，它不像宏观规律那样直观，我们可以通过它们所显示的宏观现象而逐步了解它们。 ④ 要善于观察、善于学习、善于动脑、开拓进取，不断创新。四、本门课程各章节内容 第二章，介绍原子的量子态——玻尔模型。第一章，介绍原子的位形。卢瑟福模型的提出及其遇到的困难。 第三章，从物理概念说明量子力学的本质。 第四章，介绍原子的精细结构，引入“电子自旋”概念，并介绍由此导致的原子的精细结构。 四、本门课程各章节内容 null第五章，把单电子体系推广到多电子，并用原子结构的现代观点解释元素周期性，其中的一个重要内容是泡利不相容原理。 第六章，介绍X射线的本质及其特性。 第七章，简要介绍原子核物理的研究内容。 第八章，简要介绍超精细相互作用。 null五、课程特点 1、新的概念、原理较抽象，不够直观2、重实验，理论由实验建立，不完全靠逻辑推理从理论推导出实验结果（光谱是研究原子内部结构与电子运动规律的主要实验手段）。六、课程学习的重要性 近代物理学的一门主要课程。 了解与掌握现代高科技的基础 。如：宇宙起源与演化、星际分子、激光技术及光电子领域、材料科学、医学、化学、生命科学中的应用。