原子物理学有关公式

最著名的十大公式No.10 圆的周长公式（The Length of the Circumference of a Circle）No.9 傅立叶变换（The Fourier Transform）No.8 德布罗意方程组（The de Broglie Relations）No.7 1+1=2No.6 薛定谔方程（The Schrödinger Equation）薛定谔方程是世界原子物理学文献中应用最广泛、影响最大的公式。

No.5 质能方程（Mass–energy Equivalence）No.4 毕达哥拉斯定理（Pythagorean Theorem）No.3 牛顿第二定律（Newton's Second Law of Motion）有史以来最伟大的没有之一的科学家在有史以来最伟大的没有之一的科学巨作《自然哲学的数学原理》当中的被认为是经典物理学中最伟大的没有之一的核心定律。

动力的所有基本方程都可由它通过微积分推导出来。

No.2 欧拉公式（Euler's Identity）到了最后几名，创造者个个神人。

欧拉是历史上最多产的数学家，也是各领域（包含数学的所有分支及力学、光学、音响学、水利、天文、化学、医药等）最多著作的学者。

数学史上称十八世纪为“欧拉时代”。

欧拉出生于瑞士，31岁丧失了右眼的视力，59岁双眼失明，但他性格乐观，有惊人的记忆力及集中力。

他一生谦逊，很少用自己的名字给他发现的东西命名。

不过还是命名了一个最重要的一个常数——e。

这个公式的巧妙之处在于:它没有任何多余的内容，将数学中最基本的e、i、pie放在了同一个式子中，同时加入了数学也是哲学中最重要的0和1，再以简单的加号相连。

No.1 麦克斯韦方程组（The Maxwell's Equations）积分形式：微分形式：。

原子物理学有关公式
氢原子能级公式：
1. 库仑散射角公式：而
2. 粒子离原子核的最近距离
3. 卢瑟福散射公式
4..氢原子光谱的波数
5.里德伯常数
6. 原子可能的轨道半径
原子可能的定态能量
其中精细结构常数
8.碱金属原子的光谱项
9.单电子原子：
轨道磁矩
自旋磁矩
总磁矩
10.碱金属电子自旋与轨道运动相互作用能量
碱金属能级双层结构的间隔
12.拉莫尔旋进角速度，而旋磁比
13.原子在外磁场中的附加能量
附加光谱项
14.塞曼效应分裂开后的谱线同原谱线频率差：
波数差。

第一章 原子的位形：卢瑟福模型一、学习要点1、原子的质量和大小R ~10-10 m , N A =6.022⨯1023mol -1,1u=1.6605655⨯10-27kg2、原子核式结构模型(1)汤姆孙原子模型(2)α粒子散射实验：装置、结果、分析(3)原子的核式结构模型(4)α粒子散射理论： 库仑散射理论公式：221212200cot cot cot 12422242C Z Z e Z Z e a b E m v θθθπεπε===⋅'⋅ 卢瑟福散射公式：222124401()4416sin sin 22Z Z e a d d dN N nAt ntN E A θθπεΩΩ'== 2sin d d πθθΩ=实验验证:1422sin ,,Z , ,2A dN t E n N d θρμ--'⎛⎫∝= ⎪Ω⎝⎭，μ靶原子的摩尔质量 微分散射面的物理意义、总截面 24()216sin 2a d d b db σθπθΩ==()022212244()114416sin 22Z Z e d a d E Sin σθσθθθπε⎛⎫≡== ⎪Ω⎝⎭ (5)原子核大小的估计: α粒子正入射（0180θ=）：：2120Z Z 14m c e r a E πε=≡ ,m r ～10－15－10－14m第一章自测题1. 选择题(1)原子半径的数量级是：A ．10－10cm; B.10-8m C. 10-10m D.10-13m(2)原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中：A.绝大多数α粒子散射角接近180︒B.α粒子只偏2︒～3︒C.以小角散射为主也存在大角散射D.以大角散射为主也存在小角散射（3）进行卢瑟福理论实验验证时发现小角散射与实验不符这说明：A.原子不一定存在核式结构B.散射物太厚C.卢瑟福理论是错误的D.小角散射时一次散射理论不成立(4)用相同能量的α粒子束和质子束分别与金箔正碰，测量金原子核半径的上限. 问用质子束所得结果是用α粒子束所得结果的几倍？ A. 1/4 B . 1/2 C . 1 D. 2(5)动能E K =40keV 的α粒子对心接近Pb(z=82)核而产生散射,则最小距离为（m ）：A.5.91010-⨯B.3.01210-⨯C.5.9⨯10-12D.5.9⨯10-14 (6)如果用相同动能的质子和氘核同金箔产生散射,那么用质子作为入射粒子测得的金原子半径上限是用氘核子作为入射粒子测得的金原子半径上限的几倍？ A.2 B.1/2 C.1 D .4(7)在金箔引起的α粒子散射实验中,每10000个对准金箔的α粒子中发现有4个粒子被散射到角度大于5°的范围内.若金箔的厚度增加到4倍,那么被散射的α粒子会有多少？ A. 16 B.8 C.4 D.2(8）在同一α粒子源和散射靶的条件下观察到α粒子被散射在90°和60°角方向上单位立体角内的粒子数之比为：A ．4:1 B.2:2 C.1:4 D.1:8（9）在α粒子散射实验中,若把α粒子换成质子,要想得到α粒子相同的角分布,在散射物不变条件下则必须使：A ．质子的速度与α粒子的相同；B ．质子的能量与α粒子的相同；C ．质子的速度是α粒子的一半；D ．质子的能量是α粒子的一半2. 填空题（1）α粒子大角散射的结果证明原子结构为 核式结构 .（2）爱因斯坦质能关系为 2E mc = .（3）1原子质量单位（u ）= 931.5 MeV/c 2. (4) 24e πε= 1.44 fm.MeV. 3．计算题习题1-2、习题1-3、习题1-5、习题1-6.4．思考题1、什么叫α粒子散射？汤姆孙模型能否说明这种现象？小角度散射如何？大角度散射如何？2、什么是卢瑟福原子的核式模型？用原子的核式模型解释α粒子的大角散射现象。

原子物理公式总结归纳本文对原子物理领域中常见的公式进行总结归纳，通过对这些公式的理解和应用，可以更好地理解和描述原子的结构、性质和相互作用。

以下是一些重要的原子物理公式：1. 波长和频率公式波长（λ）和频率（ν）之间的关系可以由以下公式表示：c = λν其中，c是光速，约等于3×10^8米/秒。

这个公式说明了电磁辐射的波长和频率之间的相互关系。

2. 波粒二象性公式根据量子力学的理论，物质不仅可以表现出粒子性，还可以表现出波动性。

波长（λ）和动量（p）之间的关系由德布罗意波动方程给出：λ = h / p其中，h是普朗克常量，约等于6.626×10^-34焦秒。

这个公式表明了物质粒子的波长和其动量之间的关系。

3. 能量和频率公式能量（E）和频率（ν）之间的关系由普朗克-爱因斯坦关系给出：E = hν这个公式说明了能量和频率之间的相互关系，其中h是普朗克常量。

4. 不确定性原理根据海森堡的不确定性原理，位置（Δx）和动量（Δp）之间存在一种不确定性关系：ΔxΔp ≥ h/ (4π)这个公式表明了在测量粒子位置和动量时，存在一个不确定性的限制。

5. 玻尔模型的能级公式根据玻尔模型，原子的电子只能处于特定的能级上。

原子的能级与电子的主量子数（n）有关，能级（E）与主量子数之间的关系由以下公式给出：E = -13.6eV / n^2其中，-13.6eV是氢原子的电离能。

6. 玻尔半径公式玻尔半径（r）是描述电子轨道半径的物理量，它与氢原子的电离能（E）和光速（c）之间的关系由以下公式给出：r = h / (2πm_e c)其中，m_e是电子的质量。

7. 缝隙能和晶格常数的关系在固体物理中，缝隙能（E_g）与晶格常数（a）之间的关系由以下公式给出：E_g = h^2 / (8ma^2)其中，m是电子的有效质量。

8. 微扰理论的能量修正公式微扰理论是处理原子和分子量子态的重要方法。

根据微扰理论，能量的修正可以通过下面的公式给出：ΔE = ∑ |C_n|^2E_n其中，C_n是波函数在扰动态上的展开系数，E_n是未扰动态的能量。

高中物理公式汇编一、力学公式1、 胡克定律： F = Kx (x 为伸长量或压缩量,K 为倔强系数，只与弹簧的原长、粗细和材料有关)2、 重力： G = mg (g 随高度、纬度、地质构造而变化) 3 、求F 1、F 2两个共点力的合力的公式：Ｆ＝θCOS F F F F 2122212++合力的方向与F 1成α角： tg α=F F F 212sin cos θθ+ 注意：(1) 力的合成和分解都均遵从平行四边行法那么。

(2) 两个力的合力范围： ⎥ F 1－F 2 ⎥ ≤ F ≤ F 1 +F 2(3) 合力大小可以大于分力、也可以小于分力、也可以等于分力。

4、两个平衡条件：（1） 共点力作用下物体的平衡条件：静止或匀速直线运动的物体，所受合外力 为零。

∑F=0 或∑F x =0 ∑F y =0推论：[1]非平行的三个力作用于物体而平衡，那么这三个力一定共点。

[2]几个共点力作用于物体而平衡，其中任意几个力的合力与剩余几个力 〔一个力〕的合力一定等值反向( 2 ) 有固定转动轴物体的平衡条件： 力矩代数和为零．力矩：M=FL (L 为力臂，是转动轴到力的作用线的垂直距离〕 5、摩擦力的公式：(1 ) 滑动摩擦力： f= μN说明 ： a 、N 为接触面间的弹力，可以大于G ；也可以等于G;也可以小于Gb 、 μ为滑动摩擦系数，只与接触面材料和粗糙程度有关，与接触面积大小、接触面相对运动快慢以及正压力N 无关.(2 ) 静摩擦力： 由物体的平衡条件或牛顿第二定律求解,与正压力无关. 大小范围： O ≤ f 静≤ f m (f m 为最大静摩擦力，与正压力有关) 说明：a 、摩擦力可以与运动方向一样，也可以与运动方向相反，还可以与运动方向成一 定 夹角。

b 、摩擦力可以作正功，也可以作负功，还可以不作功。

c 、摩擦力的方向与物体间相对运动的方向或相对运动趋势的方向相反。

d 、静止的物体可以受滑动摩擦力的作用，运动的物体可以受静摩擦力的作用。

原子物理学原子和原子核佚名【电子】就是一种最轻的带电粒子。

它也就是最早被人们辨认出的基本粒子。

拎负电，电量为，1.602189×10-19库仑。

就是电量的最轻单元。

质量为9.10953×10-28克。

常用符号e则表示。

电子在原子中，紧紧围绕于原子核外，其数目与核内的质子数成正比，亦等同于原子序数。

导线中电流的产生即为就是电子流颤抖的结果。

一安培的电流相等于每秒通过6.24×1018个电子。

利用电场和磁场，能够按照人们的建议掌控电子的运动（特别是在真空中），从而生产出来各种电子仪器和元件，例如各种电子管，电子显像管、正电子的质量和电子相等，它的电量的数值和电子相等而符号相反，即带正电。

一个电子和一个正电子相遇会发生湮没而转化为一对光子，即一对正负电子，常称作正负电子对（电子偶）。

能量少于1.02mev（兆电子伏特）的光子沿着铅板时，可以产生电子一正电子对，这个反应则表示为电子的运动质量m与静止质量m0的关系为这里v就是电子运动速度，c就是光速，这就是相对论的公式。

【原子】组成单质和化合物分子的最小粒子。

不同元素的原子具有不同的平均质量和原子结构。

原子是由带正电的原子核和围绕核运动的、与核电荷核数相等的电子所组成。

原子的质量几乎全部集中在原子核上。

在物理化学反应中，原子核不发生变化。

只有在核反应中原子核才发生变化。

【汤姆逊的原子核模型】汤姆逊的原子核模型就是最早明确提出的原子核模型，他指出：形成原子的正电荷就是均匀分布于球状原子内，原子大小乃是此正电荷球之大小，电子则埋于此正电荷中，当电子受外界鞭策时，它即以平衡位置为中心并作振动而升空光。

当a粒子沿着此原子时，a粒子将受反射，因电子质量很小，这项散射之主要原因是正电荷之斥力作用。

由电磁理论预示加速的带电物体如振动的电子等会发射电磁辐射，故根据汤姆生模型，便可了解受激原子会发射电磁辐射的性质。

在实际计算其可能发射的辐射能谱，即发现此模型所导致的结果，与实验观察到的能谱在数值上并不相符。

第一章 原子的基本状况一、学习要点1．原子的质量和大小,R ~ 10-10 m , N o =×1023/mol2．原子核式结构模型 (1)汤姆孙原子模型(2)α粒子散射实验：装置、结果、分析 (3)原子的核式结构模型 (4)α粒子散射理论： 库仑散射理论公式：(5)原子核大小的估计 (会推导): 散射角θ：),2sin11(Z 241220θπε+⋅=Mv e r mα粒子正入射：2024Z 4Mv e r m πε= ,m r ～10－15－10－14 m二、基本练习1．选择(1)原子半径的数量级是： A ．10－10cm; C. 10-10m(2)原子核式结构模型的提出是根据α粒子散射实验中： A.绝大多数α粒子散射角接近180︒ B.α粒子只偏2︒～3︒ C.以小角散射为主也存在大角散射 D.以大角散射为主也存在小()(X)Au AA g M N ==12-27C 1u 1.6605410kg12==⨯的质量22012c 42v Ze b tgM θπε=角散射(3)用相同能量的α粒子束和质子束分别与金箔正碰，测量金原子核半径的上限. 问用质子束所得结果是用α粒子束所得结果的几倍 A. 1/4 B . 1/2 C . 1 D. 24一强度为I 的α粒子束垂直射向一金箔，并为该金箔所散射。

若θ=90°对应的瞄准距离为b ，则这种能量的α粒子与金核可能达到的最短距离为：A. b ; B . 2b ; C. 4b ; D. 。

2．简答题（1）简述卢瑟福原子有核模型的要点.（2）简述α粒子散射实验. α粒子大角散射的结果说明了什么 3．褚书课本P 20－21：（1）.（2）.（3）；第二章 原子的能级和辐射 一、学习要点：1.氢原子光谱：线状谱、4个线系（记住名称、顺序）、广义巴尔末公式)11(~22nmR -=ν、光谱项()2n R n T =、并合原则：)()(~n T m T -=ν2.玻尔氢原子理论：(1)玻尔三条基本假设的实验基础和内容（记熟）(2)圆轨道理论（会推导）：氢原子中假设原子核静止，电子绕核作匀速率圆周运动02200202220A 529,04,Z Z 4≈===e m a n a n e m r e e n πεπε;13714,Z Z 40202≈===c e n c n e c e n πεααπευ； ()n hcT n hc R n e m E e n --=-=∞2222422Z 2Z )41(πε，n ＝１.……(3)实验验证：（a ）氢原子4个线系的形成)11(Z ~,)4(222232042n m R ch e m R e -==∞∞νπεπ (会推导）非量子化轨道跃迁)(212n E E mv h -+=∞ν （b ）夫－赫实验：装置、.结果及分析；原子的电离电势、激发电势 3.类氢离子（+++Li ,He ,正电子偶素.-μ原子等）(1) He +光谱:毕克林系的发现、波数公式、与氢原子巴耳末系的异同等 (2)理论处理（会推导）：计及原子核的运动，电子和原子核绕共同质心作匀速率圆周运动ee m M m M +⋅=μ, 正负电荷中心之距Ze n r n 22204μπε =.能量224222Z )41(ne E n μπε-=，里德伯常数变化Mm R R eA +=∞11重氢（氘）的发现 4.椭圆轨道理论索末菲量子化条件q q n h n pdq ,⎰=为整数a nn b n e m a n e m E n p e n ϕϕϕπεπε==-==,Z 4,2Z )41(,222022422，n n n ,,3,2,1;,3,2,1 ==ϕn 一定，n E 一定，长半轴一定，有n 个短半轴，有n 个椭圆轨道（状态），即n E 为n 度简并。