原子物理復(fù)習(xí)總結(jié)

1、學(xué)習(xí)必備歡迎下載原子物理學(xué)總復(fù)習(xí)總結(jié)一、原子物理學(xué)發(fā)展中重大事件1.1897年湯姆孫通過陰極射線管實驗發(fā)現(xiàn)電子，從而打破了原子不可分的神話，并提出關(guān)于原子結(jié)構(gòu)的“葡萄干面包”模型。2.1900年普朗克提出能量量子化假說，解釋黑體輻射問題。3.1905年愛因斯坦提出光量子假說，并用以解釋光電效應(yīng)。4.1910年密立根采用“油滴實驗”方法精確地測定了電子的電荷，并發(fā)現(xiàn)電荷是量子化的。5.1908年盧瑟福的學(xué)生蓋革-馬斯頓在口粒子散射實驗中發(fā)現(xiàn)大角度散射現(xiàn)象，1911年盧瑟?；诖藢嶒炋岢鲈拥暮耸浇Y(jié)構(gòu)模型，從而否認(rèn)了湯姆孫的模型。但是這種核式結(jié)構(gòu)模型不能解釋原子的穩(wěn)定性、同一性和再生性。6.191

2、3年波爾為了解釋氫原子光譜提出氫原子理論模型，提出三個基本假設(shè)：定態(tài)理論、能級躍遷條件和軌道量子化條件，可以解釋氫原子和類氫原子的光譜。7.1914年為了驗證波爾的能級理論，弗蘭克-赫茲實驗用電子轟擊汞原子，證明了能級的存在，即原子內(nèi)部定態(tài)的能量是量子化的。8.1916年索末菲將波爾的圓形軌道推廣為橢圓軌道理論，并引入相對論修正.9.1921年施特恩-蓋拉赫提出一個能直接顯示原子軌道角動量空間量子化的實驗方案，用銀原子束通過不均勻磁場，原子磁矩在不均勻?qū)W習(xí)必備歡迎下載磁場中受磁力，力的大小和方向與原子磁矩空間取向有關(guān)。10,1925年烏倫貝克和古茲密特提出電子自旋假設(shè)，電子自旋的引入可以解釋堿

3、金屬雙線結(jié)構(gòu)、賽曼效應(yīng)和施特恩-蓋拉赫實驗。11.1925年泡利提出泡利不相容原理。提出了多電子原子中電子的排列規(guī)則問題。此定理對費(fèi)米子系統(tǒng)成立，但是對于玻色子系統(tǒng)不成立。二、基本物理規(guī)律、定理和公式,a口1.庫侖散射公式：b=yctg2，ZZe2其中a三為庫侖散射因子，b為瞄準(zhǔn)距離，或者碰撞參數(shù)，6為散射角4二；oE2.盧瑟福公式：微分散射截面:二cC)d；C)dI.1dN'Nntd4V16sin2物理意義：口粒子散射到日方向單位立體角內(nèi)每個原子的有效散射截面.3 .原子核大小的估計（即入射粒子與原子核的最小距離）：rmin=a4 .光電效應(yīng)：hv=e+mvm其中e=h¥0

4、=h'為金屬的結(jié)合能（脫出2-0功），%和%分別為金屬的紅限頻率和波長，eV0=：mvm,V。為遏制電壓。5 .波爾的氫原子理論：（1）經(jīng)典軌道加定態(tài)條件、（2）頻率條件、（3）角動量量子化。理論基礎(chǔ)是巴爾末公式、光量子理論和原子的核式結(jié)構(gòu)。對于類氫原子，根據(jù)-722Zev,2-me4二；0rr=L=mevr=n1.2Z21En-m©vn-2Rhc_EkEp2n22Z/Az二，Vn=(工C)=V1nn2nrn-zr1學(xué)習(xí)必備歡迎下載6 .巴爾末公式：?=l=R(Jr_J2)22n'27 .里德伯公式：j=°=R(4.J2)nn'8 .里德伯常量的相對

5、論修正Ra=R/-mAme9 .氫原子譜線系：萊曼系（n'Tn=1躍遷）、巴爾末系（n'Tn=2躍遷）、帕邢系（n'Tn=3躍遷）、布拉開系（n'Tn=4躍遷）和普豐德系（n'Tn=5躍遷）。其中巴爾末系中的u,P,工刈譜線分別對應(yīng)的躍遷為32,42,5>2,6>210 .堿金屬與氫原子譜線的差異是由于隧道貫穿和原子實的極化11 .堿金屬譜線系：主線系：nPT2S;銳線系：nS->2P;漫線系：（nD->2P）;基線系（nFt3D）12 .電離電勢：將電子從基態(tài)激發(fā)到連續(xù)態(tài)所需要的最低電壓。13 .第一激發(fā)電勢：將電子從基態(tài)激發(fā)到

6、第一激發(fā)態(tài)所需要的電壓14 .原子的磁矩：吃=-3=-Jj（j+1）、；=-mjgj建，15 .施特恩-蓋拉赫實驗：原子束通過非均勻磁場發(fā)生偏離:,：: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)學(xué)習(xí)必備歡迎下載17.堿金屬雙線結(jié)構(gòu)：由于自旋-軌道耦合導(dǎo)致譜線分裂，裂距為(二Z)4Z44t上Z4j-E0=口M7.25M10eV或者Av=x5.84cm2n3l(l1)n3l(l1)n3l(l1)（說明：電子自旋磁矩在磁場作用下導(dǎo)致附加能量為u=.R,B）18 .塞曼效應(yīng)：1896年塞曼發(fā)現(xiàn)把光源放在

7、磁場內(nèi)時，光源發(fā)出的光譜線發(fā)生分裂，表明能量差的變化。h3=hn+（m2g2-m1gl）NBB,或者eBv=v+(m2g2-m®)。4：me當(dāng)體系自旋為零時，為正常塞曼效應(yīng)，則有hv'=hv+（%B,0,%B）；當(dāng)體系電子數(shù)目為偶數(shù)并形成獨(dú)態(tài)的原子，才能有正常的塞曼效應(yīng)。19 .電偶極躍遷選擇定則：Am=m2-m1=Q±120 .塞曼譜線的偏振特性：Am=±1時給出仃偏振，Am=0給出冗偏振。在沿著磁場方向，只能觀測到。偏振，呈圓偏振，共2條；在垂直磁場方向，能觀測到仃和冗偏振，都呈線偏振，共3條。21 .泡利不相容原理：在一個原子中不可能有兩個或多個電子

8、具有完全相同的四個量子數(shù)（n,l,ml,ms）o即原子中的每個狀態(tài)只能容納一個電子。22 .洪特定則：（1）對于一個給定的電子組態(tài)形成的一組原子態(tài)，當(dāng)某原子態(tài)具有的S最大時，它所處的能級位置最低；（2）對于同一個S,又以L值大的為最低。23 .洪特附則：對于同科電子，關(guān)于同一l值而J值不同的諸能級的次序。（1）當(dāng)同科電子數(shù)小于或等于閉殼層占有數(shù)的一半時，具有最小學(xué)習(xí)必備歡迎下載J值（即L-S）的能級處在最低，稱為正常次序；（2）當(dāng)同科電子數(shù)大于閉殼層占有數(shù)的一半時，則具有最大J值（即L+S）的能級為最低，稱為倒轉(zhuǎn)次序。24 .自旋-軌道耦合方式：L-S耦合【（lil2.n）（SiS2.Sn）T

9、（LS）TJJ,J-J耦合【（l1sl）（l2s2）.（lnSn）T（j1j2.jn）TJ】，兩種耦合方式得到相同的原子態(tài)數(shù)和總角動量量子數(shù)J。25 .電子組態(tài)：n111n2l226 .原子態(tài)：對于L-S耦合為2S'Lj,對于J-J耦合為（ji,j2）J27 .偶數(shù)定則：對于同科電子，在L-S耦合下，只有L+SM禺?dāng)?shù)的原子態(tài)存在。28 .多電子原子中，狀態(tài)的電偶極輻射躍遷選擇定則：對LS耦合：AS=0,AL=0,±1,AJ=0,±1（J=0tJ'=外）對于jj耦合：均=0,±1,AJ=0,±1（J=0tJ'=0除外）原子態(tài)之間的躍

10、遷還要滿足初態(tài)和末態(tài)的宇稱必須相反，即工L=奇數(shù)l=偶數(shù)29 .描述原子中電子態(tài)的量子數(shù)有：n（主量子數(shù)）、l（角量子數(shù)）、ml（軌道磁量子數(shù)）、s（自旋角動量量子數(shù)）、ms（自旋磁量子數(shù)）、j（總角動量量子數(shù)）和mj（總的角動量磁量子數(shù)）。而完整描述一個電子狀態(tài)的四個獨(dú)立量子數(shù)：n,l,ml,ms（弱磁場下）或者n,l,j,mj（強(qiáng)磁場下）。30 .原子基態(tài)規(guī)律：對于滿殼層或滿支殼層的原子，基態(tài)為1S。，對于學(xué)習(xí)必備歡迎下載半滿殼層的原子，基態(tài)為n*Sn/2（n為價電子數(shù)）。三、物理常數(shù)2e復(fù)合常數(shù)：=l.44fmMeV=1.44nmeV；hc=1240eVnm；4二;0c=197fmMeV=197nmeV；mec2=0.511MeV=511keV基本電荷：e=l.602Ml0,9C；普朗克常數(shù)卜=6.626父10贄Js=4.136Ml0,5eVs里德堡常數(shù)R=1.097x107m=1.097x105cm，Rhc=13.6eV阿伏伽德羅常數(shù)Na=6.02210-23mol玻耳茲曼常數(shù)k=1.381023JK'=8.61710,eVK電子質(zhì)量me=9.111031kg=0.51