褚圣麟版 《原子物理》期末复习资料

第一章原子的基本状况1、原子、原子核的线度原子：10-10m=1Å=0.1nm原子核：10-15m=1fm2、汤姆逊原子模型（了解）原子中正电荷均匀分布在原子球体内，电子镶嵌在其中。3、卢瑟福原子模型，α粒子散射实验原子中的正电荷集中在体积很小的但带有几乎全部原子质量的原子核上，电子分布在核的外边。4.库仑散射理论带电粒子的库仑散射Z122ctgabKEeZZa02214221MvEK其中（1）库仑散射公式：成立的假设条件：1）只发生单次散射；2）只有库仑相互作用；3）核外电子的作用忽略不计；4）靶核静止不动。（2）卢瑟福散射公式2422220sin)()41(dMvZed设有一薄膜，面积为A，厚度为ｔ，单位体积内的原子数为N，d表示入射粒子被靶的一个原子散射到θ→θ+dθ之间的立体角dΩ内的散射截面，即每个靶原子对散射几率的贡献，称为有效散射截面。则被散射到dΩ内的粒子数dn占总入射粒子n的百分比，也即是粒子被散射到dΩ内的几率：NtdAdndn5、近核点距离散射粒子与靶核有相互作用时能靠近的最小距离))2/sin(11(4122210MveZZrmθ越大，rm越小，当θ=π时，rm达到最小值，KmEeZZMveZZr22102221041241min第二章原子的能级和辐射1、玻尔模型（1）定态假设（2）频率条件mnEEhv（3）角动量量子化假设nmvrL称第一玻尔半径102212122210529166.04,4/emaZnaZmenrneVEnZEEn6.13,12212、掌握相关概念（1）电离，电离能（2）电离电势（3）原子的基态和激发态，激发能，激发电势（4）电子结合能3、当原子核质量不远远大于电子质量时，如，u-子，电子偶素所有的电子质量m换成相应的折合质量MmmMu4、夫兰克—赫兹实验原子被激发到不同的状态中，它所吸收的能量是不连续的，即原子体系的内部能量是量子化的，证实了原子中量子态的存在。5、玻尔-索末菲模型（了解）索末菲将玻尔的圆形轨道推广为椭圆轨道，引入相对论修正。第三章量子力学初步1、了解量子力学的发展史，熟悉与量子力学建立有关的几个重要实验，电子衍射实验，黑体辐射，光电效应。2、掌握量子力学的两个重要概念：量子化与波粒二象性，理解一切实物粒子都具有波粒二象性以及不确定关系。3、了解量子力学的一个基本原理：态的叠加原理以及两个基本假设：波函数的统计解释和薛定谔方程。第四章碱金属原子与电子自旋1、碱金属原子光谱和能级（1）四组谱线-------主线系（nP-2S）,第二辅线系（nS-2P）第一辅线系：（nD-2P）,柏格曼系(nF-3D）（2）三个终端------（2S,2P,3D）（3）两个量子数---------n，l（4）一条跃迁选择定则Δl=±1.2、电子自旋2121211ssszsmmps)s(sp所以自旋量子数电子自旋运动的量子化角动量为第五章多电子原子1、氦原子光谱和能级掌握氦原子光谱和能级的特点。（p145）2、两个电子的耦合（1）电子组态n1l1n2l2------L-S耦合：(s1s2…)(l1l2…)=(SL)＝ＪJSL12原子态：j-j耦合：(s1l1)(s2l2)…=（j1j2…）＝jjjj),(21原子态：跃迁选择定则偶性态（=偶数）奇性态（=奇数）ilil（1）宇称变化（2）总角动量变化规则j-j耦合跃迁选择定则:L-S耦合跃迁选择定则:10100,ΔJ,ΔLΔS)00(10,10,除外Jj第六章在磁场中的原子1、原子的磁矩和g因子（1）电子的总磁矩sljPPP)1()1()1(jjPssPllPjslBjjsBsslBlljjggssggllg1)(2,1)(1,1)(jjzsszllzmPmPmPBjjjsBssslBlllzgmggmggm2,1,)j(j)s(s)l(l)j(jgj121111（2）原子的磁矩=电子磁矩+原子核磁矩（比电子磁矩小三个数量级，忽略）1）单电子原子02102/1)1(lljljugjjuBjjjjjmugmujBjjjz,1,,)j(j)s(s)l(l)j(jgj1211112）多电子原子2S+1LJSLSLJugJJuBJJ,)1(JJJmugmuJBJJJz,1,,)J(J)S(S)L(L)J(JgJ121111BJJJzgMvLdZdBmvLdZdBmZ22)(21)(21JJJMJ,1,原子态为2s+1LJ的原子将分裂为2J＋1束。L2、原子处于非均匀外加磁场-----斯特恩-盖拉赫实验相邻两条原子束的间距相等原子束偏离原方向的横向位移为分裂后的原子束偏离中心的最大距离AJgJgvLdZdBmZJBJ2)(21maxAggvLdZdBmZJBJ2)(212、原子处于均匀外加磁场-----塞曼效应LgMgMmBegMgM11221122)1'1(~4'分裂后的谱线与原来谱线的波数(或频率)差BMgBmheMgEB4在外磁场B中产生的附加能量能级将分裂为2J＋1个能级，称塞曼能级。1,0M跃迁选择定则：（1）正常塞曼效应（S=0）g2=g1=1L1,0~LgMgM1122~（2）反常塞曼效应第七章原子的壳层结构1.掌握泡利不相容原理的内容2.能确定给定电子组态的原子态3.掌握电子填充原子壳层的原则：泡利原理和能量最小原理4.理解并掌握原子的电子壳层结构能正确写出原子基态的电子组态，并求出其基态的原子态符号能解释电子填充壳层时出现能级交错的原因。第八章X射线1.了解X射线产生机制，波长范围2.掌握X射线的连续谱与标识谱的特征3.掌握康普顿散射，理解光子与物质的相互作用第十章原子核1.掌握原子核具有的各种性质：原子核的组成、电荷、质量和大小2.掌握原子核的放射性衰变规律及衰变常数，半衰期等概念。3.掌握α、β和γ衰变的规律。4.了解核反应遵循的守恒定律、核反应中的反应能和阈能。5.了解重核裂变、轻核聚变的机制