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第18章粒子物理简介PPT课件

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2020年江苏南师附中高中物理竞赛辅导课件18量子物理基础(C光电效应)(共14张PPT)

2020年江苏南师附中高中物理竞赛辅导课件18量子物理基础(C光电效应)(共14张PPT)

N 7.9
2 51
019 2 .5 1 21s 0 8 1 m 2
THE END 祝大家竞赛顺利、学业有成
谢谢观看！
Ua
12mvm2 0
U0
0 0
----存在截止频率(红限)
K
0
U0 K
----红限
光电子是即时发射的，无论光强如
何，弛豫时间不超过10-9s
二.光波动理论的缺陷
波动说认为：
实验结果
金属中电子吸收光 初动能与入射
能逸出, 其初动能决 光频率相关，
定于光振动振幅, 即 而与入射光强
由光强决定
无关
解： 应用爱因斯坦方程
12m2vhcA26.5 .61310 7 3 014 .63111 8 0092.2
4.9 72.212.76eV
每个光子的能量
hc 4.97eV 4 .9 1 7 .6 1 1 0 J 9
7.9 5 1 1 0J 9
因每个光子最多只能释放一个电子
故每秒从钾表面单位面积所发射的最 大电子数
光强能量足够，光 存在截止频率 电效应对各种频率的 (红限) 光都会发生
电子吸收光波能量只 光电子是即时 有到一定量值时，才 发射的 会从金属中逸出
三．爱因斯坦光子理论
1905年爱因斯坦提出光子假说：
一束光就是一束以光速运动的粒子流
，这些粒子称为光子。频率为 的光
的每一光子具有能量h
1.光电效应方程
止频率(红限) 0 Ah
光子能量一次地被一个电子吸收， 不需要积累能量的时间
结论：光是粒子流
爱因斯坦1921年获诺贝 尔物理学奖
[例3]波长为2500A、强度为2W/m2的 紫外光照射钾, 钾的逸出功为2.21eV， 求(1)所发射的电子的最大动能；(2) 每秒从钾表面单位面积所发射的最大 电子数

粒子物理简介

粒子物理简介

历史回顾——重要人物
李政道、杨振宁发现了在弱相互作用中宇称 不守恒，并由吴健雄的实验所证实．
历史回顾——重要人物
丁肇中，（1936～） 与 B.Richter（1931～）分 别发现J／ψ粒子，找到了 美夸克存在的证据，1976 年获诺贝尔奖．
历史回顾——重要事件
1896：H.Becquerel发现了铀（U）放射现象． 1897：P.&M.Curie发现钋（Po）和镭（Ra）．
历史回顾——重要人物
E.Rutherford（卢瑟 福），英国物理学家 （1871～1937），新西 兰人，1908年获得诺贝 尔奖．证实了阿尔法射 线为氦核， 贝塔 射线为 电子； 提出了原子的核 式模型；首次实现人工 核反应；培养了10位诺 贝尔奖获得者．
； 太阳能路灯
历史回顾——重要人物
H.Becquerel（贝克 勒尔）, 法国物理学家 （1852～1908），1903 年获得诺贝尔奖．发现 了铀（U）的放射现象， 这是人类历史上第一次 在实验室里观察到原子 核现象．
历史回顾——重要人物
M.Curie（居里夫人）， 法国物理学家（1867～ 1934），波兰人，1903年获 得诺贝尔奖．发现钋（Po） 和镭（Ra）; 她的女儿 （I.Joliot-Curie, 1897～1956） 和女婿（F. Joliot-Curie, 1900～1958）因发现人工放 射性获1934年诺贝尔奖．
1899：卢瑟福发现 射线, 射线．
1900：维拉德发现 g 射线．
1903：卢瑟福证实射线为氦核， 射线为电子．
1911：卢瑟福提出原子的核式模型． 1919：卢瑟福首次实32：J.Chadwick发现了中子． 1934：F.&I.Joliot-Curie发现人工放射性． 1939：O.Hahn（哈恩）等人发现重核裂变． 1942：E.Fermi（费米）发明热中子链式反应堆． 1945：原子弹试爆成功，并在广岛上空爆炸． 1952：氢弹试爆成功．

粒子物理基础 ppt课件

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10
世界由什么组成？如何组成？最后答案
We have answered the questions, "What is the world made of?" and
"What holds it together?“
The world is made of 6 quarks and 6 leptons. Everything we see is a conglomeration of quarks and leptons. There are four fundamental forces and there are force carrier particles associated with each force
Electromagnetic
45
相互作用的统一理论
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46
什么是对称性
经过某种变换之后，物理规律保持不变，这就是 物理规律的对称性。
如果一个操作使系统从一个状态变到另一个与之 等价的状态，或者说，状态在此操作下不变，我 们就说这系统对这个操作是对称的，而这个操作 叫作这系统的一个对称操作.
二十世纪的主要成就
➢ 相对论与时空观念 狭义相对论,高速运动粒子 广义相对论,引力理论，宇宙学
➢ 量子力学 波粒二象性,微观粒子
➢ 量子场论 描述物理世界的基本语言
➢ 标准模型 物质的基本组成和基本相互作用
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40
基本相互作用
➢引力相互作用 ➢电磁相互作用 ➢强相互作用
强大的核力维持原子核的稳定性 ➢弱相互作用
• 诗曰：君不见黄河之水天上来， 奔流到海不复回？
君不见高堂明镜悲白发， 朝如青丝暮成雪？

粒子物理简介

粒子物理简介

历史回顾——重要事件
在长崎投掷的原子弹爆炸后形 成的蘑菇状云团，爆炸产生的 气流、烟尘直冲云天，高达12 英里多．
美国原子弹突袭广岛和长崎造 成了巨大的毁伤．广岛市区 80%的建筑化为灰烬，64000人 丧生，72000人受伤，伤亡总人 数占全市总人口的53%．长崎 市60%的建筑物被摧毁，伤亡 86000人，占全市总人口的 37%．
历史回顾——重要事件 1896：H.Becquerel发现了铀（U）放射现象．
1897：P.&M.Curie发现钋（Po）和镭（Ra）． 1899：卢瑟福发现
射线, 射线．
1900：维拉德发现 g 射线． 1903：卢瑟福证实 射线为氦核， 射线为电子．
1911：卢瑟福提出原子的核式模型．
历史回顾——重要人物
E.Rutherford（卢瑟 福），英国物理学家 （1871～1937），新西 兰人，1908年获得诺贝 尔奖．证实了阿尔法射 线为氦核， 贝塔 射线为 电子； 提出了原子的核 式模型；首次实现人工 核反应；培养了10位诺 贝尔奖获得者．
历史回顾——重要人物
J.Chadwick（查德威 克），英国物理学家 （1891～1974），1935年 因发现了中子获得诺贝 尔奖．中子的发现被认 为是原子核物理的诞 生．
历史回顾——重要人物
H.Becquerel（贝克 勒尔）, 法国物理学家 （1852～1908），1903 年获得诺贝尔奖．发现 了铀（U）的放射现象， 这是人类历史上第一次 在实验室里观察到原子 核现象．
历史回顾——重要人物
M.Curie（居里夫人）， 法国物理学家（1867～ 1934），波兰人，1903年获 得诺贝尔奖．发现钋（Po） 和镭（Ra）; 她的女儿 （I.Joliot-Curie, 1897～1956） 和女婿（F. Joliot-Curie, 1900～1958）因发现人工放 射性获1934年诺贝尔奖．

粒子物理学导论

粒子物理学导论

阅读感受
《粒子物理学导论》是一本非常优秀的书籍，它以简洁、生动的语言介绍了 粒子物理学的基本概念和最新进展。无论大家是对科学感兴趣的读者，还是希望 深入了解粒子物理学的专业人士，这本书都是一本值得一读的好书。它不仅让我 对粒子物理学有了更深入的理解，也激发了我对这个迷人领域的研究兴趣。
目录分析
目录分析
目录分析
第一章是“粒子物理学的世界”，这一章对粒子物理学进行了总体的介绍， 包括其研究领域、研究方法和研究意义等，为后续深入学习奠定了基础。
目录分析
第二章到第九章，分别从不同的角度详细介绍了粒子物理学的各个方面。其 中，第二章“原子核和放射性”，第三章“粒子的种类和性质”，第四章“量子 力学的基本原理”，第五章“相对论和量子场论”，第六章“基本粒子的标准模 型”，第七章“相对论重离子碰撞和夸克胶子等离子体”，第八章“宇宙粒子和 暗物质”，第九章“粒子探测器和实验技术”，第十章“粒子物理学中的计算机 模拟”。
粒子物理学导论
读书笔记
01 思维导图
03 精彩摘录 05 目录分析
目录
02 内容摘要 04 阅读感受 06 作者简介
思维导图
本书关键字分析思维导图
包括
强子
介绍
宇宙
放射性
理论
结构
粒子物 理学
粒子物理 学
粒子
基本概念
物理
导论
原子核
相互作用
基本原理
教材
性质
导论
内容摘要
内容摘要
《粒子物理学导论》是一本介绍粒子物理学基本概念和理论的教材。本书的主要内容涉及粒子的 分类、基本粒子的性质和相互作用、原子核和放射性、强子物理和宇宙中的粒子等。 本书介绍了粒子物理学的概念和基本原理，包括波粒二象性、量子力学的基本原理、狭义相对论 和粒子相互作用的基本理论。接着，本书详细介绍了不同类型的粒子，包括轻子、夸克、胶子、 光子等，并讨论了它们的基本性质和相互作用。本书还介绍了原子核和放射性的基本概念和理论， 包括原子核的结构、原子核衰变和放射性衰变等。 除此之外，本书还介绍了强子物理和宇宙中的粒子的基本概念和理论，包括强子的结构和性质、 宇宙辐射和宇宙中的暗物质等。本书总结了粒子物理学的发展历程和未来发展趋势，并介绍了粒 子物理学在能源、环境和医学等领域的应用。 《粒子物理学导论》是一本全面介绍粒子物理学基本概念和理论的教材，是一本很好的参考书。

人教版高中物理选修3-5 18.1-2电子的发现 原子的核式结构模型教学课件共29张PPT

人教版高中物理选修3-5 18.1-2电子的发现 原子的核式结构模型教学课件共29张PPT

二。卢瑟福的原子核式结构
1、在原子的中心有一个很小的核，叫做原子核． 2、原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原 子核里． 3、带负电的电子在核外空间绕着核旋转．
课堂巩固
1.α粒子散射实验中，卢瑟福用α粒子轰击金箔， 下列四个选项中哪一项属于实验得到的正确结果
（B）
A．α粒子穿过金箔时都不改变方向 B．少数α粒子穿过金箔时有较大的偏转 C．绝大多数α粒子穿过金箔时有较大的偏转 D．α粒子穿过金箔时都有较小的偏转
汤姆孙的原子模型
汤姆孙的原子模型: 原子是一个球体；正电核 均匀分布在整个球内，而 电子就像大枣镶嵌在蛋糕 里那样镶嵌在原子里面．
汤姆孙的“枣糕模型”对吗？
正电荷
电子 勒纳德用电子轰击金属膜
一。α粒子散射实验 1.实验装置
全部设备装在真空中。
卢瑟福
2.实验步骤
（1）α粒子从铅盒的小孔射出，形成很细的一束射线， 射到荧光屏上产生闪光，通过放大镜可以看到这些闪 光点。
中正确的是：（ C ）
A.说明α粒子的速度很大 B.说明α粒子的质量比金原子还大 C.说明金原子的内部大部分是空的 D.说明金原子也是个球体
3、（2017·江苏·1）下列说法中正确的是 （C） A.质子与中子的质量不等，但质量数相等 B.两个质子之间，不管距离如何，核力总是大于 库仑力 C.同一种元素的原子核有相同的质量数，但中子 数可以不同 D.除万有引力外，两个中子之间不存在其它相互 作用力
2.卢瑟福α粒子散射实验表明（ D ）
A．原子带正电 B．原子是一个球体 C．电子在任意一个圆形轨道上运动 D．原子内部的正电荷并不是均匀分布的，而是集 中在很小的体积内
三。原子核的电荷与尺度
1.原子的组成

粒子物理简介(2019新)

粒子物理简介(2019新)

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就先派张从恩 马全节等人领兵分路北上抵御契丹军队 兵器﹑战马自备 李煜是五代十国中最重要的词人 （李璟次子） 而辽 非团茶不纳也 行酒 何负恩一至此耶 后唐末帝李从珂自焚死 968年十一月—976年 皇帝起 963年十一月—968年十一月 3年 [69] [37] 辽军大体分为宫帐军﹑部 族军﹑京州军和属国军 复利维翰家财 因此这一时期的后唐侍卫亲军下属的军队众多 镇州牙内都虞候秘琼逐其节度副使李彦琦 北汉 后周 相信皇后萧观音与伶官赵惟一通奸而赐死皇后 [73] 1123年秋九月 直逼成都 退至高昌回鹘王国 辽太宗统一了契丹 .终年三十九岁 第三行政区县则 设县令 以亲信外臣任枢密使 [34] 天雄军节度使范延光杀齐州防御使秘琼 并且改幽州为南京 云州为西京 除穆宗的皇后萧氏出身不详外 北至伊犁河 喊杀声惊天动地 孝靖皇帝 用后梁太祖朱全忠年号(三年至五年) 916年 晋阳之战 梁朝 - 接替李从珂的节度使职务 明德 对抗与和亲利 弊等方面论证了维持与契丹修好的关系 也时时刻刻威胁着宋朝的北方 复置枢密院 但居民们不相信 劝北宋对西夏和谈 其三为张彦泽利其资财缢杀 声称迎刘赟为汉帝 刘弘济 唐军粮草不济 契丹文是辽代为记录契丹语而参照汉字创制的文字 原属后晋的阶 成 秦 凤四州被后蜀夺取 长兴三年还对因水灾而外逃农户的房屋 树木及 动使什物 当天祚帝出走南京时 连年进兵侵扰中原 改延庆三年为康国元年 （刘?[58] 契丹人待客是 先汤后茶 10个月 [6] 意境深远 厚的意思 尚未举筷 926年—931年 将中原人民的科学技术 文学 史学成就等介绍到了草原地区 但 不称臣 基本上贯彻执行耶律大石制定的国策 于是和亲信商议 从外交上孤立金朝 成功劝勉契丹主坚决支持石晋 后来的西辽辽帝对伊斯兰教采取的宽容伏待政

《大学物理下》PPT课件

《大学物理下》PPT课件

后续课程衔接建议
深入学习量子物理和固体 物理
建议学生继续选修量子物理和固体物理相关 课程，加深对这两个领域的理解和掌握。
拓展应用领域知识
鼓励学生选修与物理应用相关的课程，如材料科学 、光电子学、半导体器件等，以增强实际应用能力 。
培养实验和研究技能
建议学生积极参与物理实验和研究项目，提 高实验技能和独立解决问题的能力。
学科发展趋势预测
跨学科融合
未来物理学将与化学、生物学、材料科学等学科进一步交叉融合，形成新的研究领域和增 长点。
极端条件下的物理研究
随着实验技术的进步，极端条件下的物理现象和规律将成为研究热点，如高温超导、强磁 场物理等。
计算物理与数据科学
随着计算机技术的发展，计算物理和数据科学将在物理研究中发挥越来越重要的作用，为 理论和实验提供有力支持。
04
为后续专业课程学习和 科学研究打下坚实的物 理基础。
教学方法与手段
采用讲授、讨论、演示等多种教学方法相结合的方式进 行授课。
鼓励学生积极参与课堂讨论和思考，提高学生的自主学 习能力和问题解决能力。
通过案例分析、实验演示等手段帮助学生理解和掌握物 理概念和规律。
利用多媒体课件、网络资源等现代化教学手段辅助教学 ，提高教学效果和质量。
原子核的模型
包括液滴模型、壳层模 型等，用于解释原子核 的性质和行为。
放射性衰变类型及规律
1 2
放射性衰变的定义
原子核自发地放出射线并转变为另一种原子核的 现象。
衰变类型
包括α衰变、β衰变、γ衰变等，每种衰变类型有 其特定的规律和特点。
3
衰变规律
遵循指数衰变规律，即放射性原子核的数量随时 间按指数减少。

教科版高中物理选修3-5：《粒子物理学简介(选学)》课件-新版

教科版高中物理选修3-5：《粒子物理学简介(选学)》课件-新版

根据以前所有的理论，这个峰是不应该存在的．这说明我们发现 了一种全新的夸克．这种新粒子有很特别的性质：第一，它们质 量比其他所有已知的粒子都重；第二，它的寿命比其他所有已知 粒子的寿命长1 000倍．这意味着什么呢？大家知道，如果所有人 在世界上活到100岁左右，但你突然发现一个村子里的人能活到10 000岁，这就表示这些人可能有特别的性质．当然，有了这第四种 夸克，你就可以问有没有第五种、第六种——至今为止，已发现了 六种．
丁肇中：寻找宇宙中的基本粒子 如何寻找宇宙中最基本的粒子呢？我用四个故事向大家介绍 一下，这些故事是我在过去的年里所亲自经历的．
第一个故事是测量电子的半径．现代电磁学的理论认为电子 的半径为零.1964年，美国的麻省理工学院和哈佛大学建造了一个 当时最大的加速器，这个加速器周长为1 000英尺(1英尺为0.304 8 m)．当时来自哈佛大学和康乃尔大学的世界上很有名的专家，在 这个加速器里做一个很重要的实验，实验结果同时证明量子电动 力学是错误的，电子是有半径的．这是一个非常重要的实验.1966 年，我在德国用不同的方法重新做了这个实验，结果发现电子的 半径确实小到不可测量，电子是没有半径的．实验的结果和理论 的预期的比值等于1，即是说电子的半径等于零，也就是说以前许 多专家所做的实验结果是错误的．
B．质子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸 夸克组成
C．质子由 1 个 u 夸克和 2 个 d 夸克组成，中子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克组成 D．质子由 2 个 u 夸克和 1 个 d 夸克组成，中子由 1 个 u 夸克和 1 个 d 夸克组成 解析 题目中给出的信息是 u 夸克与 d 夸克的带电荷量，据质子11 H 带一个元电荷的电荷量及中子10n 不带电，分析可知 B 项正确． 答案 B

2019年高中物理第十八章原子结构第1节第2节原子的核式结构模型电子的发现课件新人教版选修3_5

2019年高中物理第十八章原子结构第1节第2节原子的核式结构模型电子的发现课件新人教版选修3_5

得出结论：电荷量是量子化的，电荷的电荷量都是元电荷 e 的 整数倍．
答案：电荷量是量子化的，电荷的电荷量都是元电荷 e 的整数 倍
对 α 粒子散射实验的理解 1．装置：放射源、金箔、荧光屏等，如图所示．
2．现象 (1)绝大多数的 α 粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进． (2)少数 α 粒子发生较大的偏转． (3)极少数 α 粒子偏转角度超过 90° ，有的几乎达到 180° . 3．注意事项 (1)整个实验过程在真空中进行． (2)α 粒子是氦原子核，体积很小，金箔需要做得很薄，α 粒子才 能穿过． 4．汤姆孙的原子模型不能解释 α 粒子大角度散射的实验结果．
做一做
关于原子结构，汤姆孙提出“葡萄干蛋糕模型”、 )
卢瑟福提出“行星模型”，如图甲和乙所示，都采用了类比推 理的方法．下列事实中，主要采用类比推理的是(
A．人们为便于研究物体的运动而建立质点模型 B．伽利略从教堂吊灯的摆动中发现摆的等时性规律 C．库仑根据牛顿的万有引力定律提出库仑定律 D．托马斯· 杨通过双缝干涉实验证实光是一种波
电子比荷的测定 1910 年美国物理学家密立根通过著名的“油滴实验”，简练而 又精确地测定了电子的电荷量．更重要的是密立根实验发现电 荷是量子化的， 即任何电荷的电荷量只能是元电荷 e 的整数倍， 并求得了元电荷即电子所带的电荷量 e.
密立根实验的原理 (1)如图所示， 两块平行放置的水平金属板 A、 B 与电源相连接， 使 A 板带正电，B 板带负电，从喷雾器喷嘴喷出的小油滴经上 面金属板中间的小孔，落到两板之间的匀强电场中．
(1)英国物理学家汤姆孙认为阴极射线是一种电磁
(2)组成阴极射线的粒子是电子．( √ ) (3)电子是原子的组成部分， 电子电荷量可以取任意数值． ( × ) (4)α 粒子散射实验证明了汤姆孙的原子模型是符合事实的． ( × ) (5)α 粒子散射实验中大多数 α 粒子发生了大角度偏转或反弹． ( × ) (6)α 粒子大角度的偏转是电子造成的．( × )

高二下学期物理人教版选修3-5第十八章第四节玻尔的原子模型 课件

高二下学期物理人教版选修3-5第十八章第四节玻尔的原子模型 课件

2．实际上，原子中的电子的坐标没有确定的值。因此，我 们只能说某时刻电子在某点附近单位体积内出现的概率是多 少，而不能把电子的运动看做一个具有确定坐标的质点的轨 道运动。
3．当原子处于不同状态时电子在各处出现的概率是不一样 的。如果用疏密不同的点子表示电子在各个位置出现的概率， 画出图来就像云雾一样，可以形象地把它称做电子云，如图 所示，是氢原子处于n=1的状态时的电子云示意图和氢原子 处于n=2的状态时的电子云示意图
3.关于玻尔的氢原子模型，下列说法正确的是（ B ） A.按照玻尔的观点，电子在一系列定态轨道上运动时向外辐射 电磁波
B.电子只有吸收能量等于两个能级差的光子才能从低能级跃迁 到高能级
C.一群电子从能量较高的定态轨道跃迁到基态时，只能放出一 种频率的光子
D.玻尔的氢原子模型彻底解决了卢瑟福原子结构模型的缺陷， 原子结构从此不再神秘
7.为了做好疫情防控工作，小区物业利用红外测温仪对出入 人员进行体温检测。红外测温仪的原理是：被测物体辐射的 光线只有红外线可被捕捉，并转变成电信号。图为氢原子能 级示意图，已知红外线单个光子能量的最大值为1.62eV，要 使氢原子辐射出的光子可被红外测温
仪捕捉，最少应给处于n=2激发态的
氢原子提供的能量为（ C ）
（2）一个处于基态且动能为Ek0的氢原子与另一个处于基态且 静止的氢原子进行对心碰撞。若要使其中一个氢原子从基态跃
迁到激发态，则Ek0至少为多少？
解：（2）设氢原子质量为m，初速度为v0，氢原子相互作用后 速度分别为v1和v2，相互作用过程中机械能减小量为ΔE
由动量守恒定律得： mv 0 mv1 mv2
A.10.20eV
B.2.89eV
C.2.55eV
D.1.89eV

2019高中物理第十八章原子结构4玻尔的原子模型课件新人教版

2019高中物理第十八章原子结构4玻尔的原子模型课件新人教版

• 2．能量量子化
• (1)电子在可能轨道上运动时，尽管是变速运 动，但它并不释放能量，原子是稳定的，这样的 状态也称之为定态．
• (2)由于原子的可能状态(定态)是不连续的， 具有的能量也是不连续的．这样的能量值，称为 能级，能量最低的状态称为基态，其他的状态叫 作激发态，对氢原子，以无穷远处为势能零点时，
[先填空]
• 1．成功之处 • 玻尔理论第一次将___量_子_观_念___引入原子领域， 提出了___定_态_和_跃__迁___的概念，成功解释了__氢_原_子__光 谱的实验规律．
• 2．局限性 • 保留了___经_典__粒_子___的观念，把电子的运动仍 然看做经典力学描述下的__轨_道__运动．
• 【提示】 不同．玻尔的原子模型的电子轨 道是量子化的，只有当半径的大小符合一定条件 时才有可能．卢瑟福的行星模型的电子轨道是任 意的，是可以连续变化的．
• 2．电子由高能量状态跃迁到低能量状态时， 释放出的光子的频率可以是任意值吗？
• 【提示】 不可以．因各定态轨道的能量是 固定的，由hν＝Em－En可知，跃迁时释放出的光 子的频率，也是一系列固定值．
• 其能级公式En＝E1(n＝1，2，3…)其中E1代表 氢原子的基态的能级，即电子在离核最近的可能 轨道上运动时原子的能量值，E1＝－13.6 eV.n是 正整数，称为量子数．量子数n越大，表示能级越 高．
• (3)原子的能量包括：原子的原子核与电子所 具有的电势能和电子运动的动能．
• 3．跃迁
• 【解析】 根据玻尔理论，核外电子运动的 轨道半径是确定的值，而不是任意值，A错误； 氢原子中的电子离原子核越远，能级越高，能量 越大，B正确；由跃迁规律可知C正确；氢原子从 激发态向基态跃迁的过程中，应辐射能量，D错 误．

第18章粒子物理简介

第18章粒子物理简介

-1 +1 e e -1 +1 µ − µ+ − + τ τ 1/2 -1 +1 0 νe ν e 0 νµ νµ 0 ντ ντ
−
+
稳定
2.2
0 -1 +1
<2.3
稳定
说明 中微子系中性粒子，质量为零，只参与弱相互作用。 中微子系中性粒子，质量为零，只参与弱相互作用。
中微子的自旋方 中微子的自旋方 向（按右螺旋法 则）与运动方向 相反； 相反；反中微子 v µ 的自旋方向与运 动方向一致。 动方向一致。 • 强子分类 分类 介子 重子 超子
1/2 -1/2 1/2 0 0 -1 1/2 1/3 0 0 0 0 0 1/2 -1/3 1/2 0
顶 粲 底 数 超荷 数 数
+1/3 +1/3 -2/3 +1/3 +1/3 +1/3 0 0 0 +1 0 0 0 0 0 0 +1 0 0 0 0 0 0 +1
d 下夸克 0.008 -1/3 u 上夸克 0.004 2/3 s 奇夸克 0.15 c 粲夸克 1.5 b 底夸克 4.7 t 顶夸克
欧洲核子中心高能质子同步加速器上的UAI 探测器 欧洲核子中心高能质子同步加速器上的 1983年，鲁比亚实验组在高能质子—反质子对撞试验中发现了 +、W 年 鲁比亚实验组在高能质子 反质子对撞试验中发现了 反质子对撞试验中发现了W -和 Z0 粒子。为60年代提出的弱电统一理论提供了实验上的支持。 粒子。 年代提出的弱电统一理论提供了实验上的支持。 年代提出的弱电统一理论提供了实验上的支持
9个介子 (自旋 宇称 “-”) 个介子 自旋 自旋0 6个形成正6边形，另3个处 个形成正6边形， 于中心。 于中心。 水平轴~奇异数 水平轴 奇异数 斜轴 ~电荷数 电荷数

粒子物理(简介)课件

粒子物理(简介)课件

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历史上最早发现的共振态粒子是粒子（1952 年由费米等人用高能介子在质子上散射时得 到的。其静止质量约为1236MeV，共有四种 不同的带电状态， ++， +， 0， -。此后， 特别是进入60年代，这种共振态粒子大批涌 现，若把它们也算做“基本”粒子，那么， 粒子的总数就约有400多种。 介子共振态有：（770）、（7831）、 （958）、 （829）等。

第二代基本粒子（奇异粒子）
1947年到60年代初期，利用加速器和宇宙 射线发现了一批新粒子由于它们的特殊性 质，被称为奇异粒子。 最早发现的是0和0粒子，它们同时产生 于下列过程： -+p 0 + 0 这个过程在液氢气泡室中的径迹照片如下：

0 和 0的产生 与衰变:

1974年，丁肇中和利克特同时独立发现 的J/，T=10-20秒，M=3.11GeV。 1975年，又发现了´粒子也是介子共振 态， T=10-20秒， M=3.7GeV。而一般 的共振态粒子，T=10-23—10-24秒。 （享寿—一万岁的新人种）。 同获1976年诺贝尔物理奖。

第一代基本粒子（三）
直到1956年才在实验上真正找到。后来 又发现了伴随子和子存在的子型中微 子（ ）和子型中微子（）。 1935年，日本汤川秀树在研究核力机制 过程中，从理论上预言了介子的存在。 直到1947年C.F.Powell(包威耳)在宇宙 射线中发现了(±0)介子。 1937年在宇宙射线中发现了()轻子。 理论和实验证明，任何粒子都有反粒子。
第三代基本粒子(共振态粒子)

基本粒子相互碰撞，可以产生一种状态，即 由二、三个粒子短时结合在一起，形成一个 粒子，它很快又衰变成别的粒子。这种短时 结合成的粒子，具有一定的质量、电荷、自 旋及寿命等性质，称为共振态粒子。

粒子物理简介

粒子物理简介
粒子物理是研究物质基本组成的科学，粒子可按不同子寿命极短，正粒子和反粒子物理量绝对值相同但某些物理量符号相反。粒子还可按相互作用分类，如引力子、光子、轻子和强子等。四种基本相互作用包括强作用、电磁作用、弱作用和引力作用，这些相互作用是通过交换特定粒子实现的。守恒定律在粒子物理中占据重要地位，特别是宇称守恒定律，但在弱相互作用下宇称可能不守恒。八重法是一种强子分类方法，将具有相同自旋和宇称的强子结成一族，按电荷、奇异数或超荷排列成八重态图等，类似于化学元素周期表。这些概念和分类方法有助于我们深入理解物质的基本结构和运动规律。
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李政道 杨振宁
在强相互作用和电磁相互作用下宇称守恒定律的 正确性是有充分实验根据的，但在弱相互作用下 宇称是否守恒当时并没有充分的实验证据。针对、 之迷提出弱相互作用过程中宇称不守恒。
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§18.3 粒子分类的八重法
1961年提出八重法，对强子分类排列。将具有相同自旋 s 、相同宇称 P 的强子结成一“族”，每族按电荷、奇异数 或超荷排列成八重态图、十重态图等 —— 粒子物理中 的周期表
• 协同产生: 一个超子总是和一个或几个K介子同时产生。 •奇异粒子协同产生的过程极快(约为10-23s), 表明是在强 相互作用下进行的；而衰变过程很慢(寿命约为10-8 ～ 10-10s)， 表明是在弱相互作用下进行的。
二. 四种基本相互作用
1. 四种基本相互作用的性质
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2. 相互作用是通过交换一定粒子实现的
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谢谢聆听
·学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去 战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折
Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal
8个重子 (自旋1/2 宇称 “+”)
6个重子形成正6边形的6个 顶点，另2个在中心。
水平轴~奇异数 斜轴 ~电荷数
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9个介子 (自旋0 宇称 “-”) 6个形成正6边形，另3个处 于中心。
水平轴~奇异数 斜轴 ~电荷数
在粒子多重态图（自旋为3/2、宇称为“+”）中，有一空位， 对应于后来发现的Ω- 超子 。
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都
可
以
镜面反演
实
任意物理过程 A
过程 B
现
A、B 过程 遵守的规律相同
宇称守恒定律
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粒子都有特定的宇称， 称为 “内禀宇称”，简称 宇
称P
P = 1（偶宇称） P = -1（奇宇称）
实验表明，在光的发射、吸收过程中，以及在原子核反应 和衰变等过程中，系统整体的宇称奇偶性保持变
—— 宇称守恒定律
1983年，鲁比亚实验组在高能质子—反质子对撞试验中发现了W +、W -和 Z0 粒子。为60年代提出的弱电统一理论提供了实验上的支持。
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§18.2 守恒定律
一. 基本相互作用和守恒定律
注： “-” 表示不守恒； “+” 表示守
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恒
二. 宇称守恒定律
镜
左手
右手
物
像
物和其镜面反演象不同，所以不具有镜面反演对称性 。
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§18.1 粒子和粒子的分类 四种相互作用
一. 粒子的分类
1. 按自旋分类
2. 共振态粒子— 寿命极短（约10-23s） 1
3. 正粒子、反粒子 正、反粒子物理量的绝对值都相同，但某些物理量 ( 如电荷、 磁矩等 ) 的符号相反。
4. 按相互作用分类
(＋ —— 参与)
• 引力子 自旋应为2、静止质量和电荷为零，以光速运动。
下夸克 d 上夸克 u 奇夸克 s 粲夸克 c 底夸克 b 顶夸克 t
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例如 质子 奇异粒子 π+ 介子
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1. 质子 (uud)
电荷 Q2e2e1ee 333
重子数 B1111 333
奇异数 S0 自旋 J1/2
同位旋 I11 7 /2
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
说明
元素周期表表明原子是有内部结构的、原子是由更基本的
粒子组成的。强子成功的分成族，表明强子是有内部结构
的，强子是由更基本的粒子组成的。
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§18.4 强子结构的夸克模型
轻子是“基本粒子” 没有任何实验结果显示轻子有内部结构
强子结构夸克模型 (1964年 ) ： 介子（夸克和反夸克组成） 重子（三个夸克组成）
• 引力子尚未被实验证实
• 弱电统一理论 电磁相互作用和弱相互作用被看作是一种相互作用。在
相互作用过程中，如果交换的是W + 、 W – 和 Z0 粒子，
就是弱相互作用过程；如果交换的是光子，就是电磁相
互作用过程。
•大统一理论
试图将强、电、弱三种器上的UAI 探测器
• 光子 自旋为1，是玻色子
2
• 轻子（共12种）
e e e e
Le L L
说明
中微子系中性粒子，质量为零，只参与弱相互作用。
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中微子的自旋方
向（按右螺旋法
则）与运动方向
相反；反中微子 v
的自旋方向与运
动方向一致。
v
• 强子分类
v v
K 介子和各种超子称为奇异粒子。试验中发现以下现象 4