第一章原子的基本状况

Be ,~

RBe
4
2

1 m2

1 n2

2. 原子核运动对里德堡常数的影响
2 2e4
2 2me4
1
RA (40 )2 h3c (40 )2 h3c 1 m
M

R
1 1 m
M
3、 索末菲理论
量子化通则
pdq nh n 1,2,3,
气体分子发出， 谱线分段密集， 形成一个个带。
二、氢原子光谱
巴耳末公式

=B
n
n2 2
4
n 3, 4,5,...
令 % 1 , ṽ 称为波数，巴耳末公式可改写为
%
1


1 B
n2 4 n2

4 B
1 22

1 n2


RH
1 22

1 n2

n 3, 4,5,...
原子物理学
课程总复习
第一章 原子的基本状况
一、了解汤姆逊原子模型
• 1903年英国科学家 汤姆逊提出 “葡萄干 蛋糕”式原子模型或
称为“西瓜”模型。
卢瑟福的粒子散射实验
放射源
放射源为放入一小铅盒中的少量放射性元素钋，用来产生α粒子。 轰击对象金箔为微米级薄片。荧光屏为接受屏，其后有显微镜可观 察到发生的现象。荧光屏和显微镜可以围绕金箔在一圆周上运动，
巴耳末系
氢原子光谱的其他线系
1914年 赖曼发现 赖曼系：
1908年 帕邢发现 帕邢系：
~

RH
1 (12

1 n2
),
n

原子物理学总复习
段正路
2014年
1
第一章 原子的基本状况
重点： 1，原子的核式结构 2，α粒子散射实验的意义
2
1、卢瑟福的原子核式模型
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。原子中的电子在核的周围 绕核运动。
2. α粒子的散射实验：
α粒子被静止核的库仑场散射的角度θ由下式决定
• Z：质子数 • A: 质量数
C4 0
20
a
原子核的角动量
P 核 LnSnLpSp
P核 I(I1)h
原子核的磁矩
I g
I(I1) he 2M
38
原子核的统计性：A为奇数的原子核属于费米子；A为偶 数的原子核属于玻色子。
原子核的结合能
E [Z m p (A Z )m n m 核 ]C 2 或 E [Z m H (A Z )m n m 原 子 ]C 2
r rr 总角动量 JLS JLS,LS 1 ,......,LS
L LS耦合下的原子态符号表示:
2S 1
s=0，单重态
J s=1，三重态
能级排布规则
洪特定则 朗德间隔定则
17
j-j 耦合
rjrj21 rrll12srsr12 rr r Jj1j2
j1 l1 s 1 ,l1 s 1 1 ,....,l1 s 1 j2 l2 s 2 ,l2 s 2 1 ,....,l2 s 2 Jj1j2,j1j2 1 ,....,j1j2
% 1R (m 12n 1 2)Tm Tn
R — 里德堡常数；T(m) —光谱项。
光谱线系 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）

d表示入射粒子被靶的一个原子散 射到θ → θ +d θ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。
设有一薄膜，面积为A，厚度为ｔ，单位体积内的原子数为N
， 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：
dndNtd
nA
3
1
4. 库仑散射理论
（1）库仑散射公式：
Z1
b a ctg
22
其中 a Z1Z2e2
4 0EK
EK
1 Mv2 2
带电粒子的库仑散射
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
（2）卢瑟福散射公式
d(410)2(M Z22 e)v2sdi 4n2
2、电子自旋
电子自旋运动的量子化角动量为
ps s(s1) pszms12
自旋量s子 1数 2
所以 ms 12
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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)＝Ｊ
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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（nS2P）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. 掌握原子核的放射性衰变规律及衰变常数，半衰期等概 念。

图47及下图是在管电压和其他条件不变的情况下，管电流 对X线量的影响。图中看到100mA和250mA的两条曲线，其X 线最短波长和最长波长都完全一样，只是曲线下所包的面积 不同。显然管电流大的X线量大，反之就小。
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半衰期： 放射性核素的数目减少到原来的一半所需要的时间称之。
放射性活度 ： 单位时间内原子核衰变的数目称为放射性活度(radioactivity)， 简称活度。
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第二章 X线的产生
一、X线的发现 X线是德国著名物理学家伦琴于1895年11月8日发现的。 X线的发现在科学史上是个极其重大的事件，它给人类历 史和科技发展带来巨大的影响，并由此开创了物理学和 影像医学的崭新时代。
散射。散射对测量及防护都有一定程度的影响。
4、韧致辐射 电子在介质中受到阻滞、急剧减速时，将部分能量转化为
电磁辐射(即X射线)，称为韧致辐射，又称连续辐射。
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（二）连续X线 对X线管发出的X线进行光谱分析，发现它由两种成分组
成，一种X线谱是连续的，称为连续X线；另一种则是线状 的，称为特征X线。可见X线是由这两种成分组成的混合射 线。
X线成像技术与后来发展起来的核医学成像、超声成 像、X线CT、磁共振成像、热图像、介入性放射学和内 镜等技术共同组成现代医学影像学的崭新领域。
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二、X线的产生条件
电子源 使电子在某个空间高速运动 靶
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三、X线产生装置
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电离：电子吸收了足够大的能量而摆脱原子核的束缚而成 为自由电子。