原子物理学总结（乙型）.ppt

原子物理学总结（乙型）,物理实验 物理模型 基本原理 基本方法,原子物理的总体印象,原子具有核式结构,电子在中心力场或近似中心力场中运动 库仑势能仅与距离有关 中心力场中原子的能量 包括动能势能，仅与距离有关（n） 球谐函数是角动量的本征函数 电子的角动量可以确定（l, ml） 自旋（ s, ms ）产生磁相互作用 中心力场中总角动量（j）守恒 原子跃迁电磁辐射光谱项的组合法则 电荷的角动量产生磁矩，外磁场中角动量不再守恒 磁场中能级进一步分裂,原子物理学的特点,原子物理属于量子理论的范畴 量子力学（包括相对论量子力学与量子场论）追求理论体系的完备，与经典物理泾渭分明 原子物理的目标是解决问题 讲求实用 不排斥经典物理的图像,物理实验,Rutherford的粒子散射实验：证实了原子的核式结构 FrankHertz实验：证实了原子内部分立能级的存在 DavisionGermer实验：证实了电子的波动性 Compton散射实验：证实了光的粒子性 SternGerlach实验：证实了磁场中原子角动量空间取向的量子性 Zeeman效应、顺磁共振实验、核磁共振实验：证实了磁场中原子能级的分裂,Rutherford原子模型,微分散射截面的物理意义 实验上可验证的公式： 小角散射误差的原因,Bohr氢原子模型,氢原子的光谱线系即光谱线的组合法则 Rydberg方程 光谱项： Bohr模型的三个基本假设： 1、定态条件（分立轨道假设）；2、频率条件；3、角动量量子化假设,Bohr氢原子模型,由Bohr模型获得 电子轨道： 原子能级： Rydberg常数： 在质心系中,Bohr氢原子模型,类氢离子的光谱线系 半整数光谱线，谱线的蓝移。 第一激发电势：基态跃迁到第一激发态 电离电势：基态原子一个电子被电离,量子力学初步,Compton散射： Compton波长: 波粒二象性： de Broglie的物质波 由波粒二象性获得：束缚粒子（驻波）的量子态；不确定关系 Schrödinger方程的含义、力学量的算符、力学量的平均值 Hamilton方程的本征值、本征函数 氢原子的量子力学解：角动量及其量子数n，l，ml的意义,单电子原子的能级和光谱,碱金属原子的能级和光谱线系 电子轨道运动的磁矩： Bohr磁子 电子的自旋：角动量 自旋磁矩： 相关的量子数,单电子原子的能级和光谱,自旋轨道相互作用： 总角动量及其量子数： 原子态的符号表示： 辐射跃迁的选择定则： 精细结构常数的含义: 1/137,多电子原子,氦原子的光谱与能级：单重态和三重态 电子组态 价电子的耦合（包括多个价电子的耦合）：角动量的耦合，LS耦合 原子态： 电偶极辐射跃迁的选择定则,多电子原子,Hund规则（包括对于同科电子的附加定则） （1）L相同的能级，S大的能级位置较低； （2）S相同的能级中，L大的能级位置较低 （3）次壳层的电子数小于半满时，J最小的能量最低。正常次序 次壳层的电子数大于半满时，J最大的能量最低。倒转次序,多电子原子,Landè间隔定则：在多重态中，一对相邻的能级之间的间隔与有关的两个J之中较大的那个值成正比,多电子原子,全同粒子的交换对称性与交换反对称性 Pauli原理：不能有两个电子处于同样的状态；或者，电子的波函数是交换反对称性的 等效电子：n，l相同的电子称作等效电子，或同科电子；同科电子形成原子态时，必须考虑Pauli原理的限制,多电子原子,复杂原子的能级与光谱：位移率，多重性的交替律 原子的壳层结构：壳层与支（次）壳层，各个量子数的物理意义 由原子的壳层结构确定原子的基态： 1、S取最大值； 2、L取最大值； 3、按Hund定则判定J值。,磁场中的原子,原子的磁矩：电子的轨道磁矩、自旋磁矩，原子的有效总磁矩 Landè g因子： 单电子原子 LS耦合,磁场中的原子,外磁场中原子能级的分裂 顺磁共振： 可以测量Landè g因子,磁场中的原子,Zeeman效应 光谱线的移动： Lorentz单位 选择定则： 能级与跃迁图 Grotrain图,X射线,X射线的产生： 连续谱，轫致辐射： 标识谱，内壳层电子跃迁 Moseley定律,X射线,壳层和谱线的标记 n=1，2， 3，4，5， K，L，M，N，O， 电离态的能级图 辐射跃迁的选择定则： ， X射线的吸收： 特征吸收，即吸收边（限）,