原子物理学总复习-.ppt课件.ppt
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1、原子物理学总复习2014年年段正路段正路第一章 原子的基本状况重点:重点:1,原子的核式结构,原子的核式结构2,粒子散射实验的意义粒子散射实验的意义1、卢瑟福的原子核式模型、卢瑟福的原子核式模型2. 粒子的散射实验:粒子的散射实验:粒子被静止核的库仑场散射的角度由下式决定bqqEkbZeMvctg212202242原子中的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子中央一个很小的体积内,称为原子核原子核。原子中的电子在核的周围绕核运动。3. 卢瑟福公式:卢瑟福公式:被散射到与粒子的初始运动方向成角的元立体角d内的相对粒子数为:2sin)()41(422220dMvZeNtndn第二章 原子的能级和辐射
2、重点:重点: 1、氢原子光谱的实验规律。、氢原子光谱的实验规律。 2、玻尔的氢原子理论。、玻尔的氢原子理论。1、氢原子光谱的一般规律、氢原子光谱的一般规律原子发光具有线状光谱的特征,氢原子光谱的实验规律是: 22111()RT mT nmnR 里德堡常数;T(m) 光谱项。m = 1,n = 2、3、4,赖曼系(紫外)m = 2,n = 3、4、5,巴尔末系(可见光)m = 3,n = 4、5、6,帕邢系(红外)m = 4,n = 5、6、7,布喇开系(远红外)光谱线系光谱线系2、玻尔的氢原子理论、玻尔的氢原子理论三个基本假设: 定态假设定态假设:电子在符合量子条件的轨道上运动时,原子 具有一
3、定能量而不发生辐射。 频率规则频率规则:电子从能量En的定态跃迁到Em时,原子辐射 光子,其频率hEEmn 角动量量子化条件角动量量子化条件:P= mrv = n h/2 ,n = 1、2、3三个结论:三个结论:222100112 0.529 10nhrnn aamme41122222013.6 13.68nEmeEevEevh nnn 氢原子中电子的轨道半径: 氢原子的能级公式:n = 1、2、3n = 1、2、3 氢原子光谱:12211()nmEEEhchc mn2)(nhcRnhcTEn氢原子能级能量与对应光谱项关系式:两个实验:两个实验:1、夫兰克夫兰克赫兹实验赫兹实验 物理意义:为原
4、子的量子化能级的存在给出了直接的 实验验证。2、史特恩史特恩盖拉赫实验盖拉赫实验 史特恩盖拉赫实验证实了 (1)角动量空间取向量子化; (2)电子自旋假设。第三章 量子力学基础光的波粒二象性光的波粒二象性微观粒子的二象性微观粒子的二象性vmhPhhE 2/xpx海森堡不确定关系海森堡不确定关系波函数波函数的统计解释的统计解释:波函数模的平方代表某时刻t在空间某点附近单位体积内发现一个粒子的概率, 即 代表概率密度。*2|第四章第四章 碱金属原子和电子自旋碱金属原子和电子自旋重点:重点: 1、碱金属原子光谱的规律和能级、碱金属原子光谱的规律和能级 2、碱金属原子光谱精细结构的规律、碱金属原子光谱
5、精细结构的规律 3、电子自旋与轨道的相互作用规律、电子自旋与轨道的相互作用规律一、基本内容22()xRRTnn碱金属原子光谱项碱金属原子定态的能级evnnhcRnhcRnlhcTExnl22216 .13)()(2、碱金属原子光谱规律的解释 多电子原子结构的价电子模型碱金属原子能级简并解除,能量不仅与n有关,还与l有关。原因: a. 原子实极化。 b. 轨道贯穿。碱金属原子光谱精细结构的规律碱金属原子光谱精细结构的规律主线系主线系第二辅线系第二辅线系(锐线系)(锐线系)第一辅线系第一辅线系(漫线系)(漫线系)柏格曼线系柏格曼线系(基线系)(基线系)四个线系四个线系碱金属原子光谱碱金属原子光谱精
6、细结构产生的原因精细结构产生的原因电子自旋电子自旋轨道角动量轨道角动量(1) 0,1,. -11(1) 2lspl llnps ss自旋角动量自旋角动量自旋自旋 轨道耦合轨道耦合BEsls自旋磁矩与轨道运动产生的磁场相互作用引起的能量修正项是:sljPPP自旋与轨道角动量耦合自旋与轨道角动量耦合:(1) ,1,.,jpj jjls lsls 精细结构产生的原因:精细结构产生的原因:对于S态电子(l=0),j量子数取唯一值1/2,故为单层。对于p、d、f等电子(l0),j量子数取两个可能值,故为双层双层。单电子辐射跃迁的选择定则选择定则:l=1,j=0,1原子态原子态符号符号jsL12 重态数重
7、态数 n l j 价电子符号价电子符号 原子态符号原子态符号12301/21s212S011/2 3/2 2s2p , 2p212P232P0123s3p3d1/2 3/2 2/3 2/5212S212S212P232P252D232D4.4 电子自旋同轨道运动的相互作用电子自旋同轨道运动的相互作用第五章第五章 多电子原子多电子原子重点: 1、氦和碱土金属的光谱的一般规律 2、两个价电子的角动量耦合规律和原子态 3、泡利原理 4、多电子原子光谱的一般规律 5、跃迁选择定则1.1.氦和碱土金属光谱规律氦和碱土金属光谱规律2.2.电子组态的表示电子组态的表示 2122612p 3sssNa:基态电
8、子组态:基态电子组态: 简记:简记:13s1.1.两套光谱线系,两套能级两套光谱线系,两套能级 2.2.两套能级间不产生跃迁两套能级间不产生跃迁 3.3.电子组态相同的,三重态能级总低于单一态相应的能级;电子组态相同的,三重态能级总低于单一态相应的能级;三重能级结构中,同一三重能级结构中,同一 值的三个能级,值的三个能级, 值大的能级值大的能级低(倒转次序)低(倒转次序)j212ss2612p 3p简记:简记:13pL-S耦合12Sss12L JLS121212,1,.,L 121212,1,.,Sss ssss,1,.,JLS LSLS总角动量总角动量21SJLs=0,单重态,单重态s=1,
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