原子物理学课程教学大纲
一、课程说明
（一）课程名称、所属专业、课程性质、学分；
课程名称：原子物理学
所属专业：物理学专业
课程性质：基础课
学分：4
（二）课程简介、目标与任务；
原子物理学是物理类专业本科生的专业必修课，以物质结构的第一个微观层次（原子）为研究对象，是联接经典物理和近代物理的一门承上启下的课程。在理论方法上，该课程揭露经典理论在原子这一微观层次遭遇到的困难，并且为了解决这些困难而引入量子力学，学生将在本课程中较为系统地学习到量子力学的基本概念、基本原理、基本思想和方法。在应用实践上，通过本课程的学习，学生将系统性地了解和掌握原子物理学的发展历史，获得有关原子的电子结构、性质及其与外场相互作用的系统性知识，为以后从事相关的科学研究、生产应用和教学工作打下良好的基础。
（三）先修课程要求，与先修课之间的逻辑关系和内容衔接；
先修课程：《高等数学》、《数学物理方法》、《力学》、《理论力学》、《热学》、《电磁学》、《光学》
关系：《高等数学》和《数学物理方法》是学习原子物理学的数学基础。《力学》、《理论力学》、《热学》、《电磁学》和《光学》包含了学生在学习原子物理学之前需要掌握的必要的经典物理知识。有了这些准备知识才能理解为何不能用经典理论来研究原子体系，从而必须引入量子力学。
（四）教材与主要参考书；
选用教材：杨福家, 《原子物理学》第四版, 高等教育出版社, 2010
主要参考书：
1, C. J. Foot，《Atomic Physics》， Oxford University Press， 2005 2, H. Friedrich，《Theoretical Atomic Physics》， Springer， 2006 3, 褚圣麟，《原子物理学》，高等教育出版社， 1987
4, 曾谨言，《量子力学》，科学出版社， 2000
5, 卢希庭，《原子核物理》，原子能出版社， 1981
二、课程内容与安排
绪论原子物理学的发展历史（2学时）【了解】
第一章原子的组成和结构（5学时）
第一节原子的质量和大小【掌握】
第二节电子的发现【了解】
第三节原子结构模型【了解】
第四节原子的核式结构，卢瑟福散理论【重点掌握】【难点】
第五节卢瑟福理论的成功和不足【掌握】
第二章原子的量子态，玻尔理论（8学时）
第一节背景知识：黑体辐射、光电效应和氢原子光谱【掌握】
第二节玻尔的氢原子理论【重点掌握】【难点】
第三节玻尔理论的实验验证【掌握】
第四节玻尔理论的推广：椭圆轨道理论和碱金属原子光谱【重点掌握】
第五节玻尔理论的成功与缺陷【掌握】
第三章量子力学导论（18学时）【重点掌握】【难点】
第一节波粒二象性
第二节不确定关系
第三节波函数及其统计解释
第四节态叠加原理
第五节薛定谔方程
第六节薛定谔方程应用举例
第七节平均值和算符
第八节量子力学总结
第九节氢原子／类氢离子的量子力学解法
第十节爱因斯坦关于辐射和吸收的唯象理论
第十一节量子跃迁理论，含时微扰论
第四章原子的精细结构，电子自旋（14学时）【重点掌握】【难点】
第一节电子的轨道磁矩
第二节施特恩－盖拉赫实验
第三节电子的自旋和自旋磁矩
第四节相对论量子力学初步，狄拉克方程
第五节自旋轨道相互作用，原子的精细结构
第六节外场对原子的作用，定态微扰论
第七节外磁场对原子的作用，塞曼效应，帕邢－巴克效应
第八节外电场对原子的作用，斯塔克效应，运动电场
第五章多电子原子，泡利原理（10学时）【重点掌握】【难点】
第一节多电子的耦合
第二节氦原子的光谱和能级
第三节泡利不相容原理
第四节量子多体理论初步，平均场近似
第五节原子的壳层结构，元素周期表
第六节原子基态，洪特定则，朗德间隔定则
第七节氦原子／类氦离子的量子力学解法
第六章Ｘ射线（5学时）
第一节Ｘ射线的发现和波动性【了解】
第二节Ｘ射线的产生机制【掌握】
第三节康普顿散射【重点掌握】
第四节Ｘ射线在物质中的吸收【了解】
第七章原子核物理概论（10学时）
第一节原子核物理的研究对象和发展历史【了解】
第二节核的基态性质一：核质量，结合能【掌握】
第三节核力的介子理论【了解】
第四节核的基态性质二：核矩【掌握】
第五节原子核多体问题的困难【了解】
第六节核结构模型：费米气体模型、液滴模型、壳模型、集体运动模型【了解】第七节放射性衰变的基本规律【掌握】
第八节阿尔法衰变、贝塔衰变和伽玛衰变【掌握】
第九节穆斯堡尔效应【掌握】
第十节核反应，Ｑ方程【掌握】
第十一节核反应模型：复合核模型、光学模型、黑核模型、蒸发模型【了解】
教学方法：教学中始终突出以学生为本的教育理念，重视课程的规划和建设，按照课程体系制定规范的教学大纲和教学进度表；因材施教使学生掌握物理学的发展脉络和做科研的方法，使学生变被动学习为主动学习，真正达到从会学到好学；通过启发式教学培养学生较强的主动思考习惯，注重对大学生创新思维和解决实际问题能力的培养；及时与学生进行有效沟通，布置课后作业，必要时进行习题讲解；将科研前沿引入课堂，使学生了解原子物理、量子力学和量子多体理论的研究现状和发展前景；开发并实施多媒体教学手段，使得课程的教学实施建立在现代教育技术平台之上。
考核方式：采用平时作业、课堂提问、和期末闭卷考试相结合的方式综合评价学生的成绩。
制定人：房铁峰司明苏
审定人：
批准人：
日期：
《近代物理实验》教学大纲 一、课程名称与编号 课程名称：近代物理实验编号：023315 二、学时与学分 本课程学时：84 本课程学分：5学分 三、授课对象 物理学专业学生，第六、七个学期做 四、先修课程 力学、热学、电磁学、光学、原子物理学、高等数学 五、课程的性质和目的 科学实验是理论的源泉，是自然科学的根本，也是工程技术的基础。物理学是一门实验科学，所有物理定律的形成和发展都是建立在客观自然现象的观察和研究的基础上的，并以实验结果为检验理论正确与否的唯一标准，重要的物理实验常常是新兴科学技术的生长点。 《近代物理实验》是继《普通物理实验》和《无线电电子实验》后的一门重要实验基础课程，本课程所涉及的物理基础知识面较广，并具有较强的综合性和技术性。 本课程的主要目的是：通过近代物理实验，丰富和活跃学生的物理思想，培养学生敏锐的观察能力，分析、归纳和综合能力，掌握新技术的能力，创新意识和综合素质。引导学生了解物理实验在物理概念的产生、形成和发展中的作用，学习近代物理中的一些常用方法、技术、仪器等知识，使他们具备良好的实验素养，严谨的科学作风，求实的科学精神，并具备一定的独立工作能力和科学研究能力。 六、主要内容、基本要求及学时分配 讲授部分 1、绪论（2学时） 理解近代物理实验课的特点，了解课程的内容、任务和学习方法。了解一些实验的史料，加深对近代物理实验的了解。 2、实验的误差分析与数据处理（4学时） 在普通物理验实训练的基础上，继续巩固和加强有关实验误差和数据处理的训练。如泊松分布、曲线的拟合等，可通过讲授或落实到一些实验题目中进行。 3、理解近代物理实验仪器的工作原理、使用常识（2学时） 掌握实验中的注意事项，包括人身安全及防护、通用仪器的正常使用。理解使用特殊仪
临沂师范学院物理系 原子物理学期末考试试题（A卷） 一、论述题25分，每小题5分） 1．夫朗克—赫兹实验的原理和结论。 1．原理：加速电子与处于基态的汞原子发生碰撞非弹性碰撞，使汞原子吸收电子转移的的能量跃迁到第一激发态。处第一激发态的汞原子返回基态时，发射2500埃的紫外光。（3分） 结论：证明汞原子能量是量子化的，即证明玻尔理论是正确的。（2分） 2．泡利不相容原理。 2．在费密子体系中不允许有两个或两个以上的费密子处于同一个量子态。（5分） 3．X射线标识谱是如何产生的 3．内壳层电子填充空位产生标识谱。（5分） 4．什么是原子核的放射性衰变举例说明之。 4．原子核自发地的发射 射线的现象称放射性衰变，（4分）例子（略）（1分） 5．为什么原子核的裂变和聚变能放出巨大能量 5．因为中等质量数的原子核的核子的平均结合能约为大于轻核或重核的核子的平均结合能，故轻核聚变及重核裂变时能放出巨大能
量。（5分） 二、（20分）写出钠原子基态的电子组态和原子态。如果价电子被激发到4s态，问向基态跃迁时可能会发出几条光谱线试画出能级跃迁图，并说明之。 二、（20分）（1）钠原子基态的电子组态1s22s22p63s；原子基态为2S1/2。（5分） （2）价电子被激发到4s态向基态跃迁时可发出4条谱线。（6分）（3）依据跃迁选择定则1 0, j 1,± = ? ± ?＝ l（3分）能级跃迁图为（6分） 三、（15 耦合时，（1）写出所有 可能的光谱项符号；（2）若置于磁场中，这一电子组态一共分裂出多少个能级（3）这些能级之间有多少可能的偶极辐射跃迁 三、（15分）（1）可能的原子态为 1P 1，1D 2， 1F 3； 3P 2，1，0， 3D 3，2，1， 3F 4，3，2。 （7分） （2）一共条60条能级。（5分） （3）同一电子组态形成的原子态之间没有电偶极辐射跃迁。（3分）
历年北京高中物理合格性考试汇编：原子物理学与相对论 一．选择题（共7小题） 1．（2020?北京学业考试）下列说法正确的是（） A．玻尔原子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，成功地解释了氢原子光谱的实验规律 B．原子核发生α衰变时，新核与α粒子的总质量等于原来的原子核的质量 C．氢原子的核外电子由离原子核较远的轨道跃迁到离核较近的轨道上时氢原子的能量增加 D．在原子核中，比结合能越小表示原子核中的核子结合得越牢固 2．（2020?北京学业考试）目前，在居家装修中，经常用到花岗岩、大理石等装修材料，这些岩石都不同程度地含有放射性元素，比如有些含有铀钍的花岗岩等岩石都会释放出放射性惰性气体氡，而氡会发生放射性衰变，放出α、β、γ射线，这些射线会导致细胞发生癌变及呼吸道方面的疾病，根据有关放射性知识可知，下列说法正确的是（） A．β衰变所释放的电子是原子核内的中子转化成质子时产生并发射出来的 B．β射线是原子核外电子电离形成的质子流它具有很强的穿透能力 C．已知氡的半衰期为3.8天，若取1g氡放在天平左盘上，砝码放于右盘，左右两边恰好平衡，则3.8天后，需取走0.5g砝码天平才能再次平衡 D．发生α衰变时，生成核与原来的原子核相比，中子数减少了4 3．（2020?北京学业考试）下列说法正确的是（） A．U→Th+He是重核裂变的反应方程式 B．原子核所含核子单独存在时的总质量等于该原子核的质量 C．β衰变所释放的电子是原子核内的自由电子 D．铯原子核Cs的结合能小于铅原子核Pb的结合能 4．（2016?北京学业考试）2016年2月11日，美国的研究人员宣布探测到引力波．引力波是爱因斯坦广义相对论中的一个重要预言．爱因斯坦认为，任何物体加速运动都会给时空带来扰动，这种扰动向外传播形成引力波．引力波的探测难度很大，因为只有质量非常大的天体加速运动时，才会产生较容易探测的引力波．由于引力波与宇宙中物质的相互作用非常微弱，所以引力波在宇宙中几乎无衰减地传播．根据以上信息，下列说法正确的是（）
高二物理复习计划 高二物理复习计划(一) 1、指导思想 按照新课标的要求、新高考要求和教学大纲的安排，以及本届学生的基础掌握情况，加强物理基础知识的教学，启发学生积极主动地学习，培养学生的思维能力和自学能力，为高考物理的胜利打下坚实的基础。 2、教学目标 通过新课教学，使学生掌握物理的基本概念和基本规律。对于物理概念，应使学生理解它的含义，了解概念之间的区别和联系，对于物理规律，在讲解时要注意通过实例、实验和分析推理过程引出，应使学生掌握物理定律的表达形式和适用范围。使学生更深层次地掌握物理的基本概念和基本规律，提高学生的综合能力和思维能力，为达到高考要求打下坚实的基础。 二.课程分析和教学内容 新一轮教材改革中，不仅对高中所要学习的内容和能力作了较大的调整，同时对教师的教学理念和学生的学习方法也提出了新的要求。一方面继承了物理学发展过程中对力学、电学、热学、光学、原子物理学的认识过程，精选了每一领域内具有代表性、典型性的内容进行了研究和分析;另一方面，教学内容的选择注意面向新时代，要求教学内容随着时代而有所更新，介绍与基础知识有密切联系的现代科学技术成就，强调知识和方法获得的过程。 本学期学习人教版物理第二册必修加选修机械波至电磁感应的全部内容。教学中理解大纲要求，注意因材施教，满足不同程度的学生;注意循序渐进，教学过程既是学生学习知识的过程，也是学生领会方法、提高能力和接受熏陶的过程;注意讲清思路，渗透方法，培养学生的思维的逻辑性;注意加强实验，以提高学生的能力和学习积极性，还能加深对知识的理解;注意安排练习
和习题，这是掌握知识，培养能力的必要手段，除完成书本上的练习外，要求学生人手一册《物理教与学整体设计》同步练笔。 三.主要措施及要求： 1.加强研究，学习新课程的各项要求，认真学习新课程标准，分析新课程的变化，全面把握教材，适时调整教学方法和教学起点，让所有学生都能跟得上，吃得饱。 2.加强集体备课，团结一致，群策群力，资源共享，智力共享。每周一大备，每天一小备，做到五个统一。 3.全面落实各项教学常规。做到不备课不上课，上课态度认真，教学方法灵活，认真了解学情，认真辅导和批改作业。 4.认真做好单元测试和讲评。每章出两套测试题，第一套测评，第二套校补。要让每个同学都要达到教学的要求和目标。 5.在教学中配合班主任做好培优辅差工作的落实。 高二物理复习计划(二) 一.建立和谐师生关系，激发学生学习兴趣 常言道亲其师，信其道，无论是成绩好的学生、还是基础比较薄弱的学生都很主动、很愿意与老师交流讨论，老师和学生心往一处想，劲往一处使，学生学习热情高涨，给人信心和力量。 二.抓基础、抓主干、抓落实 对于课本和考试大纲要求的基础知识、基本规律、基本能力要求，我们都进行了逐个筛选，认真做好落实。所以对于常规习题、常规能力，就成了我们学生的特长。 三.加强题型训练、强化答题规范 将能力转化成分数是对老师和学生提的共同的口号，我们要求学生加强计算能力、审题能力的培养，尽最大努力减少答题
宜宾学院20xx ——20xx 学年度下期 《原子物理学》试题（E 卷） 说明：（1）本试题共3 页 三 大题，适用于 物理与电子工程学院 物理学专业。 （2）常数表： h = 6.626 ?10-34J ?s = 4.136?10-15eV ?s ；R ∝ = 1.097?107m -1；e = 1.602 ? 10-19C ； N A = 6.022?1023mol -1； hc = 1240eV ?nm ；k = 1.380?10-23J ?K -1 = 8.617?10-5eV ?K ； m e = 9.11?10-31kg = 0.511Mev/c 2；m p = 1.67?10-27kg = 938MeV/c 2；a 0 = 0.529?10-10m ； m p = 1.67?10-27kg = 938MeV/c 2 ；μB = 9.274?10-24J ?T -1 = 5.788?10-5eV ?T -； u = 1.66?10-27kg = 931MeV/c 2； e 2 4πε = 1.44eV ?nm 考试时间：120分钟 一、填空题（每小题 3 分，共 21 分） 1．若已知钾原子主线系第一条谱线双重线的波长等于7698.98埃和7664.9埃, 则该原子4p 能级的裂距为_____________________eV 。 2．氦原子的第一激发态是 （写出谱项符号）。由于选择定则 的限制，它不能通过自发辐射跃迁到基态，因此可在该态停留较长时间，这种状态称 态。 3．某原子的两个价电子处于2s2p 组态，按LS 耦合可构成的原子态个数为 个，总角动量量子数 J 的值分别为 ；按jj 耦合可形成的原子态个数为 个，J 的值分别为 。 4．三次电离铍(Z =4)的第一玻尔轨道半径为 ，在该轨道上电子的线速度 为 。 5．电子电荷的精确测定首先是由________________完成的。特别重要的是他还发现 了_______ 是量子化的。 6．α射线是高速运动的__________ ; β射线是____________ ; γ射线是__________ 。 7．α衰变放射出的α粒子的射程R 和动能E α的经验规律是______________。 二、选择题（每小题 3 分，共 27 分） 1．若原子处于1D 2和2S 1/2状态, 它们的朗德因子g 的值分别为：（ ） A. 1和2/3 ; B. 2和2/3 ; C. 1和4/3 ; D. 1和2 。 2．伦琴线光谱的K L M ,,Λ吸收限的能量数值分别对应各壳层电子的 （ ） A. 激发态； B. 俄歇电子能量； C. 电离能； D. 电子跃迁形成各线系第一条线的能量。 3．由伦琴射线照射原子所导致的俄歇电子的能量：（ ） A. 与伦琴射线的能量有关，与被照射原子性质无关； B. 与伦琴射线和被照射原子性质都有关； C. 与伦琴射线和被照射原子性质都无关； D. 与被照射原子性质有关，与伦琴射线能量无关。 4．镁原子（Z=12）处于基态时价电子的电子组态及基态原子态应是：（ ） A. 2s2s 1S 0； B. 2s2p 3P 0； C. 3s3s 1S 0； D. 3s3p 3P 0。 5．根据能级多重性的交替规律，铷原子（Z=37）的能级多重结构是：（ ） A. 双重； B. 一、三重； C. 单重； D. 二、四重。
原子物理学杨福家第四版(完整版)课后答案 原子物理习题库及解答 第一章 111,222,,mvmvmv,，,,,,,ee222,1-1 由能量、动量守恒 ,,,mvmvmv,，,,,,ee, (这样得出的是电子所能得到的最大动量，严格求解应用矢量式子) Δp θ mv2,,,得碰撞后电子的速度 p v,em，m,e ,故 v,2ve, 2m,p1,mv2mv4,e,eee由 tg,~,~~,~,2.5，10(rad)mvmv,,,,pm400, a79，2，1.44,1-2 (1) b,ctg,,22.8(fm)222，5 236.02，102,132,5dN(2) ,,bnt,3.14，[22.8，10]，19.3，,9.63，10N197 24Ze4，79，1.441-3 Au核: r,,,50.6(fm)m22，4.5mv,, 24Ze4，3，1.44Li核: r,,,1.92(fm)m22，4.5mv,, 2ZZe1，79，1.4412E,,,16.3(Mev)1-4 (1) pr7m 2ZZe1，13，1.4412E,,,4.68(Mev)(2) pr4m 22NZZeZZeds,,242401212dN1-5 ()ntd/sin()t/sin,,,,,2N4E24EAr2pp 1323,79，1.44，106.02，101.5123,,()，，1.5，10，， 24419710(0.5) ,822,610 ,6.02，1.5，79，1.44，1.5，,8.90，10197 3aa,,1-6 时， b,ctg,,,,6012222 aa,,时， b,ctg,，1,,902222 32()2,dNb112 ？,,,32dN1,b222()2 ,32,324，101-7 由，得 b,bnt,4，10,,nt
高中物理学习材料 （灿若寒星**整理制作） 原子物理学 历年高考题 （99年）2．天然放射现象的发现揭示了（ C ） （A ）原子不可再分，（B ）原子的核式结构， （C ）原子核还可再分，（D ）原子核由质子和中子组成。 （00年）关于α、β、γ 三种射线，下列说法中正确的是 （ C ） （A ）α 射线是原子核自发放射出的氦核，它的穿透能力最强， （B ）β 射线是原子核外电子电离形成的电子流，它具有中等的穿透能力， （C ）γ 射线一般伴随着α 或β 射线产生，它的穿透能力最强， （D ）γ 射线是电磁波，它的穿透能力最弱。 （01年）卢瑟福原子核式结构理论的主要内容有 （ A 、C 、D ） （A ）原子的中心有个核，叫做原子核， （B ）原子的正电荷均匀分布在整个原子中， （C ）原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里， （D ）带负电的电子在核外绕着核旋转。 （02年） 图中P 为放在匀强电场中的天然放射源，其放出的射线在电场的作 用下分成a 、b 、c 三束，以下判断正确的是（ BC ） （A ）a 为α射线、b 为β射线， （B ）a 为β射线、b 为γ射线， （C ）b 为β射线、c 为γ射线， （D ）b 为α射线、c 为γ射线。 （03 年）在核反应方程42 He ＋14 7 N →17 8 O ＋（X ）的括弧中，X 所代表的粒子是（ A ） （A ）11 H ， （B ）2 1 H ， （C ） 0－1 e ， （D ）1 n 。 （03 年）卢瑟福通过＿＿＿α粒子散射＿＿＿＿＿＿＿＿实验，发现了原子中间有一个很小的核，并由此提出了原子的核式结构模型，右面平面示意图中的四条线表示α粒子运动的可能轨迹，在图中完成中间两条α粒子的运动轨迹。 （０４年）下列说法中正确的是C 、D （A ）玛丽·居里首先提出原子的核式结构学说. （B ）卢瑟福在α粒子散射实验中发现了电子. （C ）查德威克在原子核人工转变的实验中发现了中子. （D ）爱因斯坦为解释光电效应的实验规律提出了光子说. （０４年）利用扫描隧道显微镜（STM ）可以得到物质表面原子排列的图象，从而可以研究物质的构成 规律. 下面的照片是一些晶体材料表面的STM 图象，通过观察、比较，可以看到这些材料都是由 原子在空间排列而 ＋原子核 ＋ b － c a P
《原子物理学》教学大纲 课程类别：专业基础课，必修课 先行课程：力学、电磁学、光学、高等数学 后继课程：近代物理实验、量子力学 主要教材：杨福家，原子物理学(第四版)，北京：高等教育出版社，2008 总学时：48 理论学时：48 学分： 3 参考书 1 禇圣麟，原子物理学，北京：高等教育出版社，1979, 2005 年1 月第30次印刷。(注：本书在1987年国家教育委员会举办的全国优秀教材评选中获国家教委一等奖) 2 C. J. Foot，Atomic Physics，伦敦：牛津大学出版社，2005 3 徐栋培、陈宏芳、石名俊，原子物理与量子力学，北京：科学出版，2008 4 崔宏滨，原子物理学(第二版)，合肥：中国科学技术大学出版社，2012 5 徐克尊、陈向军、陈宏芳，近代物理学(第二版)，合肥：中国科学技术大学出版社，2008 一、课程的目标和任务 原子物理学是研究物质微观结构和运动规律的重要基础课，是深入了解物质结构和特性的基础，是许多学科的基础，所以这门课将为学生从事相关学科的研究及其应用领域工作打下良好的基础。本课程的主要目标和任务是：以原子结构为中心，以科学实验为依据，详细研究原子的结构、性质、及其运动和变化规律，揭示现象与规律的本质；讲述量子物理的基本概念、基本原理和物理图象；初步了解原子核的结构、组成、性质及其相互作用规律；介绍原子物理学的前沿科学研究进展，通过理论与科研实践的结合培养学生分析和解决问题的能力。 二、课程教学的基本要求 通过本课程的学习，使学生熟练掌握原子物理学、原子核物理学的基本原理、基本概念和基本规律；掌握原子和原子核的结构、运动规律和研究方法；攻克重点难点问题的解决办法，理论联系科研实践，揭示问题的本质和关键，培养学生不怕困难、勇于探索发现的精神，提高分析和解决问题的能力，使学生具备良好的科研素养，为学生将来的创新性研究工作打好基础。 三、课堂教学时数及课后作业题型分配
原子物理学试题汇编 1 临沂师范大学物理系 原子物理期末考试(卷一) (1)弗兰克-赫兹实验的原理和结论。 1.原理:加速电子与基态汞原子之间的碰撞非弹性碰撞，使汞原子吸收4.9电子伏特的电子转移能量并跃迁到第一激发态。当处于第一激发态的汞原子回到基态时，它会发出2500埃的紫外光。(3分) 结论:证明汞原子的能量是量子化的意味着证明玻尔的理论是正确的。(2分) 2.泡利不相容原理。 2.在费米子系统中，两个或更多的费米子不允许处于相同的量子态。(5分) 3.x光识别光谱是如何产生的？ 3.内壳中的电子填充空位产生识别光谱。(5分)4。什么是原子核的放射性衰变？举个例子。 4.原子核的自发发射？？？辐射现象称为放射性衰变，(4分)例(略)(1分) 5.为什么核裂变和核聚变会释放巨大的能量？ 5.因为中等质量数的原子核的平均结合能比轻或重原子核的平均结合能大约8.6兆电子伏，所以轻核聚变和重核裂变可以释放出大量的能量。
2 巨大的能量。(5分) 第二，(20分)写下钠原子基态的电子构型和原子态。如果价电子被激发到4s态，在跃迁到基态的过程中会发射出多少条谱线？试着画一个能级转换图并解释它。 (2)、(20分钟)(1)钠原子基态的电子组态1 s22s 22p 63s；原子基态是2S1/2。(5分) (2)当价电子被激发从4s态跃迁到基态时，它们可以发射4条谱线。(6分)(3分)根据过渡选择规则？l=？1，？j。0，？1 (3分) 能级跃迁图为(6分) 42S1/2 32P3/2 32P1/2 32S1/2 (3)、(15)对于电子构型3p4d，(1)当ls耦合时，写下所有可能的光谱项符号；(2)如果放在磁场中，这个电子构型会分裂成多少能级？(3)在这些能级之间有多少可能的偶极辐射跃迁？三，(15点)(1)可能的原子状态是 1 P1，1D2，1F 3；3P2，1，0，3D3，2，1，3F4，3，2 .(7 点数) (2)总共60个能级。(5分) (3)由相同电子构型形成的原子态之间没有偶极辐射跃迁。(3分) 2
高中物理考点归纳 一、考试目标与要求 高考物理在考查知识的同时注重考查能力，并把对能力的考查放在首要位置。通过考核知识及其运用来鉴别考生能力的高低，但不把某些知识与某种能力简单地对应起来。 目前，高考物理科要考核的能力主要包括以下几个方面： 1．理解能力理解物理概念、物理规律的确切含义，理解物理 规律的适用条件，以及它们在简单情况下的应用；能够清楚认识概念和规律的表达形式（包括文字表述和数学表述）；能够鉴别关于概念 和规律的似是而非的说法；理解相关知识的区别和联系。 2．推理能力能够根据已知的知识和物理事实、条件，对物理 问题进行逻辑推理和论证，得出正确的结论或作出正确的判断，并能把推理过程正确地表达出来。 3．分析综合能力能够独立地对所遇的问题进行具体分析、研究，弄清其中的物理状态、物理过程和物理情境，找出其中起重要作用的因素及有关条件；能够把一个复杂问题分解为若干较简单的问题，找出它们之间的联系；能够提出解决问题的方法，运用物理知识综合解决所遇到的问题。 4．应用数学处理物理问题的能力能够根据具体问题列出物理 量之间的关系式，进行推导和求解，并根据结果得出物理结论；必要 时能运用几何图形、函数图像进行表达、分析。
5．实验能力能独立的完成附表 2、附表 3 中所列的实验，能明确实验目的，能理解实验原理和方法，能控制实验条件，会使用仪器，会观察、分析实验现象，会记录、处理实验数据，并得出结论，对结 论进行分析和评价；能发现问题、提出问题，并制定解决方案；能运用已学过的物理理论、实验方法和实验仪器去处理问题，包括简单的设计性实验。 二、考试范围与要求 要考查的物理知识包括力学、热学、电磁学、光学、原子物理学、原子核物理学等部分。考虑到课程标准中物理知识的安排和高校录取新生的基本要求，《考试大纲》把考试内容分为必考内容和选考内容两类，必考、选考内容各有 4 个模块，具体模块及内容见附表 1。除必考内容外，考生还必须从 4 个选考模块中选择 2 个模块作为自己的考试内容，但不得同时选择模块 2-2 和 3-3。必考和选考的知识内容见附表 2 和附表 3。考虑到大学理工类招生的基本要求，各实验省区不得削减每个模块内的具体考试内容。 对各部分知识内容要求掌握的程度，在附表 2、附表 3 中用数字Ⅰ、Ⅱ标出。Ⅰ、Ⅱ的含义如下： Ⅰ．对所列知识要知道其内容及含义，并能在有关问题中识别和 直接使用，与课程标准中 "了解 "和"认识 "相当。 Ⅱ．对所列知识要理解其确切含义及与其他知识的联系，能够进 行叙述和解释，并能在实际问题的分析、综合、推理和判断等过程中运用，与课程标准中 "理解 "和"应用 "相当。
原子物理学理论课教学大纲 《原子物理学》课程教学大纲新06年8月课程编号：02300009 课程名称：原子物理学 英文名称： Atomic Physics 课程类型：专业基础课 总学时： 54 学分： 2.5 适用对象：物理、电子信息科学专业本科生 先修课程：高等数学、力学、电磁学、光学 1.课程简介 本课程着重从光谱学、电磁学、X射线等物理实验规律出发，以原子结构为中心，按照由现象到本质、由实验到理论的过程帮助学生建立起微观世界量子物理的基本概念，并利用这些基本概念说明原子、分子以及原子核和粒子的结构和运动规律，介绍在现代科学技术上的重大应用。是近代物理的入门课程，是物理专业的一门重要基础课。本课程需在高等数学、力学、电磁学、光学之后开设，是理论物理课程中量子力学部分的前导课程，拟在第三学年第一学期开出。 2.课程性质、目的和任务
本课程是物理专业学生必修课。是力学、电磁学和光学的后续课程、近代物理课的入门课程。是量子力学、固体物理学、原子核物理学、激光、近代物理实验等课程的基础课。目的是引导学生从实验入手，用量子化和微观思维方式，分析微观高速运动物体的规律。主要任务是：通过本课程的教学，让学生对原子及原子核的结构、性质、相互作用及运动规律有概括而系统的认识。通过对重要实验现象以及理论体系逐步完善过程的分析，使学生建立丰富的微观世界的物理图像和物理概念，培养学生用微观思维方式分析问题和解决问题的能力。 3.教学基本要求 (1)了解原子物理学、原子核物理学发展的历程，培养科学研究的素质，加深对辩证唯物主义的理解。 (2)了解原子和原子核所研究的内容和前沿研究领域的概况，培养有现代意识、有远见的新一代大学生。 (3)掌握原子、原子核物理学的基本原理、基本概念和基本规律；掌握处理原子、原子核物理学现象及问题的手段和途径。培养学生掌握科学研究的基本方法。 (4)使学生了解无限分割的物质世界中的依次深入的不同结构层次，理解原子核的结构和基本性质、基本运动规律； (5)结合一些物理学史介绍，使学生了解物理学家对物理结构的实验——理论——再实验——再理论的认识过程，了解微观物理学对现代科学技术重大影响和各种应用，并为以后继续学习量子力学和有关课程打下基础。 4.教学内容及要求
2020年高考物理试题分类汇编：原子物理学（带详细解析） 〔全国卷1〕14．原子核 23892U 经放射性衰变①变为原子核23490Th ，继而经放射性衰变②变为原子核 23491 Pa ，再经放射性衰变③变为原子核23492U 。放射性衰变 ①、②和③依次为 A ．α衰变、β衰变和β衰变 B ．β衰变、β衰变和α衰变 C ．β衰变、α衰变和β衰变 D ．α衰变、β衰变和α衰变 【答案】A 【解析】Th U 234 90238 92?→?① ,质量数少4,电荷数少2,讲明①为α衰变. Pa Th 23491234 90 ?→?② ,质子数加1,讲 明②为β衰变,中子转化成质子. U Pa 23492234 91?→?③ ,质子数加1,讲明③为β衰变,中子转化成质子. 【命题意图与考点定位】要紧考查依照原子核的衰变反应方程，应用质量数与电荷数的守恒分析解决。 〔全国卷2〕14. 原子核A Z X 与氘核2 1H 反应生成一个α粒子和一个质子。由此可知 A ．A=2，Z=1 B. A=2，Z=2 C. A=3，Z=3 D. A=3，Z=2 【答案】D 【解析】 H He H X A Z 114221+→+，应用质量数与电荷数的守恒121,142+=++=+Z A ，解得 2,3==Z A ，答案D 。 【命题意图与考点定位】要紧考查依照原子核的聚变反应方程，应用质量数与电荷数的守恒分析解决。 〔新课标卷〕34.[物理——选修3-5] (1)(5分)用频率为0v 的光照耀大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分不为 123v v v 、、的三条谱线，且321v v v ＞＞，那么_______.(填入正确选项前的字母) A 、01v v ＜ B 、321v v v =+ C 、0123v v v v =++ D 、123 111 v v v =+ 答案：B 解析：大量氢原子跃迁时只有三个频率的光谱，这讲明是从n=3能级向低能级跃迁，依照能量守恒有， 123νννh h h +=，解得：321v v v =+，选项B 正确。 〔北京卷〕13．属于狭义相对论差不多假设的是：在不同的惯性系中， Ａ．真空中光速不变 Ｂ．时刻间隔具有相对性 Ｃ．物体的质量不变 Ｄ．物体的能量与质量成正比
第二章习题 2-1 铯的逸出功为1.9eV ，试求： (1)铯的光电效应阈频率及阈值波长； (2)如果要得到能量为1.5eV 的光电子，必须使用多少波长的光照射? 解：（1） ∵ E =hν-W 当hν=W 时，ν为光电效应的最低频率（阈频率），即 ν =W /h =1.9×1.6×10-19/6.626×10-34 =4.59×1014 ∵ hc /λ=w λ=hc /w =6.54×10-7(m) (2) ∵ mv 2/2=h ν-W ∴ 1.5= h ν-1.9 ν=3.4/h λ=c /ν=hc /3.4(m)=3.65×10-7m 2-2 对于氢原子、一次电离的氦离子He +和两次电离的锂离子Li ++，分别计算它们的： (1)第一、第二玻尔轨道半径及电子在这些轨道上的速度； (2)电子在基态的结合能； (3)由基态到第一激发态所需的激发能量及由第一激发态退激到基态所放光子的波长． n e e πε Z n a ∴H: r 1H =0.053×12/1nm=0.053nm r 2 H =0.053×22/1=0.212nm V 1H =2.19 ×106×1/1=2.19 ×106(m/s) V 2H =2.19 ×106×1/2=1.095 ×106(m/s) ∴He+: r 1He+=0.053×12/2nm=0.0265nm r 2He+=0.053×22/2=0.106nm
V 1 He+=2.19 ×106×2/1=4.38 ×106(m/s) V 2 He+=2.19 ×106×2/2=2.19 ×106(m/s) Li ++: r 1 Li++=0.053×12/3nm=0.0181nm r 2 Li++=0.053×22/3=0.071nm V 1 Li++=2.19 ×106×3/1=6.57 ×106(m/s) V 2 Li++=2.19 ×106×3/2=3.28 ×106(m/s) (2) 结合能：自由电子和原子核结合成基态时所放出来的能量，它 ∵ 基态时n =1 H: E 1H =-13.6eV He+: E 1He+=-13.6×Z 2=-13.6×22=-54.4eV Li ++: E 1Li+=-13.6×Z 2 2(3) 由里德伯公式 =Z 2×13.6× 3/4=10.2Z 2 注意H 、He+、Li++的里德伯常数的近似相等就可以算出如下数值。 2-3 欲使电子与处于基态的锂离子Li ++发生非弹性散射，试问电子至少具有多大的动能? 要点分析:电子与锂质量差别较小, 可不考虑碰撞的能量损失.可以近似认为电子的能量全部传给锂,使锂激发. 解：要产生非弹性碰撞,即电子能量最小必须达到使锂离子从基态达第一激发态,分析电子至少要使Li ++从基态n =1激发到第一激发态n =2. 因为Z n ++ ⊿E =E 2-E 1=Z 2R Li ++hc (1/12-1/22)≈32×13.6×3/4eV=91.8eV 讨论:锂离子激发需要极大的能量
中学物理教材分析 一、分析教材对教学的意义 教师讲好一堂课的关键在于备课，只有备好课，才能保证教学质量，而教材分析则是备好课的前提。有的人可能会说，课本对教学内容都作了详尽的阐述，教师按课本讲就是了，对教材还有什么可分析的呢？我们知道，书本上的知识是一种贮存状态的知识，课堂教学过程就是要把这种贮存状态的知识首先转化为传输状态的知识，然后通过学生的学习再把传输状态的知识转化为学生头脑中的贮存形式。而这两种知识形式的转化过程与方法，由于受多种形式的制约，课本上是很难把它们全都写出来的。因此，不经过对教材的分析与研究，就难于把握和完成知识形式的这两次转化。 教材中所讲的知识，要放在知识整体中去认识，进行全方位、多角度的分析研究，以真正掌握它的内容，认识它在整个教材结构中的地位，认识与其它知识之间的联系。而这一点对提高教学质量十分重要。有些青年教师，讲课只照本宣科，书本上怎么写的，就原原本本的怎么讲，对教材缺乏分析，因而把握不住概念、规律的本质及它们间的联系，抓不住教材的重点。这是造成教学效果不好的重要原因。在教学过程中如何促进学生的发展，培养学生的能力，是现代教学思路的一个基本着眼点。教学过程不仅是知识的传授过程，而且是能力的培养过程。培养能力需要认识和比较各种知识的能力价值。而知识的能力价值具有隐蔽性，表现为不思则无，深思则远，远思则宽。只有通过对教材的深入分析，才可能挖掘出教材本身没有写出来的知识的能力价值，以利于对学生能力的培养。 课堂教学的重要环节是设计教学过程，选择教学方法。教学过程与教学方法的确定不是随意的，它既受教学思想的指导，又受教学内容的制约。进行教材分析，同时也是在酝酿设计教学过程和选择教学方法。因而教材分析的深广程度将直接影响课堂教学的质量。 教材分析是进行教学工作的一项最基础、最重要的工作，每个教师都应该重视这一坏节，并要具有分析教材的能力，掌握分析教材的一般方法。 二、分析教材的基本依据 分析教材时，主要应以以下几个方面的要求为依据。 （一）物理学的知识体系 所谓物理学的知识体系即学科体系，就是物理学按其自身发展所形成的知识内容和逻辑程序。从整个物理学的知识体系来看，可以分为两大部分。一部分是经典物理，它由力学、热学、电磁学、光学和原子物理学等部分所组成的知识系统。另一部分是近代物理，它是以相对论和量子力学为基础的知识系统。认识这个知识体系，在分析教材时，才能看清教材的知识结构和体系，才能把各部分教材内容放在物理学知识体系中来理解。认识它们各自的地位和作用，才能从知识方面居高临下，深刻地理解知识的内容，作到深入浅出；才能从发展的观点掌握好知识，避免教学中的绝对化和片面性。 （二）学生学习物理的状况：接受水平、心理特点和思维规律 教学的一切活动都要着眼于学生的发展，并落实在学生学习的效果上。因此，在教学中要充分地认识和把握学生学习物理的心理规律。只有充分把握住学生在认识活动中的智力和非智力因素的影响，才能使教学活动落实到学生身上。因而分析学生学习物理的接受水平、心理特点和思维规律是分析教材的另一个重要依据。 初中学生学习的特点是学习兴趣的范围大大扩展了，这为我们培养学生学习物理的兴趣提供了良好的心理条件和可能，但学生这时的兴趣一般还限于直接兴趣的水平上。初二的学生往往表现为对物理只有直接兴趣，他们只满足被新奇的物理现象所吸引，希望看到鲜明、生动、不平常的物理现象和物理实验，而未产生探索这些物理现象原因的需要。初中三年级的学生对物理开始表现有操作性的兴趣，他们要求通过自己的活动对物理现象施加影响，但往
高中物理学习材料 （精心收集**整理制作） 2010年高考物理试题分类汇编——原子物理学 （全国卷1）14．原子核23892U 经放射性衰变①变为原子核23490Th ， 继而经放射性衰变②变为原子核 23491 Pa ，再经放射性衰变③变为原子核23492U 。放射性衰变 ①、②和③依次为 A ．α衰变、β衰变和β衰变 B ．β衰变、β衰变和α衰变 C ．β衰变、α衰变和β衰变 D ．α衰变、β衰变和α衰变 【答案】A 【解析】 Th U 23490238 92 ?→?① ,质量数少4,电荷数少2,说明①为α衰变. Pa Th 2349123490 ?→?② ,质子 数加1,说明②为β衰变,中子转化成质子. U Pa 23492234 91 ?→?③ ,质子数加1,说明③为β衰变,中子转化 成质子. 【命题意图与考点定位】主要考查根据原子核的衰变反应方程，应用质量数与电荷数的守恒分析解决。 （全国卷2）14. 原子核A Z X 与氘核2 1H 反应生成一个α粒子和一个质子。由此可知 A ．A=2，Z=1 B. A=2，Z=2 C. A=3，Z=3 D. A=3，Z=2 【答案】D 【解析】H He H X A Z 1 14 22 1+→+，应用质量数与电荷数的守恒121,142+=++=+Z A ，解得 2,3==Z A ，答案D 。 【命题意图与考点定位】主要考查根据原子核的聚变反应方程，应用质量数与电荷数的守恒分析解决。 （新课标卷）34.[物理——选修3-5]
(1)(5分)用频率为0v 的光照射大量处于基态的氢原子，在所发射的光谱中仅能观测到频率分别为123v v v 、、的三条谱线，且321v v v ＞＞，则_______.(填入正确选项前的字母) A 、01v v ＜ B 、321v v v =+ C 、0123v v v v =++ D 、123 111 v v v =+ 答案：B 解析：大量氢原子跃迁时只有三个频率的光谱，这说明是从n=3能级向低能级跃迁，根据能量守恒有，123νννh h h +=，解得：321v v v =+，选项B 正确。 （北京卷）13．属于狭义相对论基本假设的是：在不同的惯性系中， Ａ．真空中光速不变 Ｂ．时间间隔具有相对性 Ｃ．物体的质量不变 Ｄ．物体的能量与质量成正比 答案：A （北京卷）15．太阳因核聚变释放出巨大的能量，同时其质量不断减少。太阳每秒钟辐射出的能量约为４×1026Ｊ，根据爱因斯坦质能方程，太阳每秒钟减少的质量最接近 Ａ．1036Kg Ｂ．1018 Kg Ｃ．1013 Kg Ｄ．109 Kg 答案：D 【解析】根据爱因斯坦的只能方程，269 216 410 4.410910 E m kg c ???===??，D 正确。 （上海物理）1．卢瑟福提出了原子的核式结构模型，这一模型建立的基础是 （A ）α粒子的散射实验 （B ）对阴极射线的研究 （C ） 天然放射性现象的发现 （D ）质子的发现 答案：A 解析：卢瑟福根据α粒子的散射实验结果，提出了院子的核式结构模型：原子核聚集了院子的全部正电荷和几乎全部质量，电子在核外绕核运转。 本题考查原子的核式结构的建立。 难度：易。 （上海物理）4.现已建成的核电站的能量来自于 （A ）天然放射性元素衰变放出的能量 （B ）人工放射性同位素放出的的能量 （C ）重核裂变放出的能量 （D ）化学反应放出的能量
第二章习题 2-1 铯的逸出功为，试求： (1)铯的光电效应阈频率及阈值波长； (2)如果要得到能量为的光电子，必须使用多少波长的光照射 解：（1） ∵ E =hν-W 当hν=W 时，ν为光电效应的最低频率（阈频率），即 ν =W /h =××10-19/×10-34 =×1014 ∵ hc /λ=w λ=hc /w =×10-7(m) (2) ∵ mv 2/2=h ν-W ∴ = h ν ν=h λ=c /ν=hc /(m)=×10-7m 2-2 对于氢原子、一次电离的氦离子He +和两次电离的锂离子Li ++，分别计算它们的： (1)第一、第二玻尔轨道半径及电子在这些轨道上的速度； (2)电子在基态的结合能； (3)由基态到第一激发态所需的激发能量及由第一激发态退激到基态所放光子的波长． n e e Z n a ∴H: r 1H =×12/1nm= r 2 H =×22/1= V 1H = ×106×1/1= ×106(m/s) V 2H = ×106×1/2= ×106(m/s) ∴He+: r 1He+=×12/2nm= r 2He+=×22/2= V 1 He+= ×106×2/1= ×106(m/s) V 2 He+= ×106×2/2= ×106(m/s) Li ++: r 1 Li++=×12/3nm= r 2 Li++=×22/3=
V 1 Li++= ×106×3/1= ×106(m/s) V 2 Li++= ×106×3/2= ×106(m/s) (2) 结合能：自由电子和原子核结合成基态时所放出来的能量，它等于把电子从基态电离掉所需要的能量。 ∵ 基态时n =1 H: E 1H = He+: E 1He+=×Z 2=×22= Li ++: E 1Li+=×Z 2=×32= (3) 由里德伯公式 Z 2××3/4= 注意H 、He+、Li++的里德伯常数的近似相等就可以算出如下数值。 2-3 欲使电子与处于基态的锂离子Li ++发生非弹性散射，试问电子至少具有多大的动能 要点分析:电子与锂质量差别较小, 可不考虑碰撞的能量损失.可以近似认为电子的能量全部传给锂,使锂激发. 解：要产生非弹性碰撞,即电子能量最小必须达到使锂离子从基态达第一激发态,分析电子至少要使Li ++从基态n =1激发到第一激发态n =2. 因为 Z n ⊿E =E 2-E 1=Z 2R Li ++hc (1/12-1/22)≈32××3/4eV= 讨论:锂离子激发需要极大的能量 2-4 运动质子与一个处于静止的基态氢原子作完全非弹性的对心碰撞，欲使氢原子发射出光子，质子至少应以多大的速度运动 要点分析:质子与氢原子质量相近,要考虑完全非弹性碰撞的能量损失.计算氢原子获得的实际能量使其能激发到最低的第一激发态. 解： 由动量守恒定律得 m p V =(m p +m H )V ' ∵ m p =m H V’=V /2 由能量守恒定律,传递给氢原子使其激发的能量为:
高考考点：原子物理考点分析 一、 历史人物及相关成就 1、 汤姆生：发现电子，并提出原子枣糕模型 ——说明原子可再分 2、 卢瑟福：α粒子散射实验——说明原子的核式结构模型 发现质子 3、 查德威克：发现中子 4、 约里奥.居里夫妇：发现正电子 5、 贝克勒尔：发现天然放射现象——说明原子核可再分 6、 爱因斯坦：质能方程2 mc E =，2 mc E ?=? 7、 玻尔：提出玻尔原子模型，解释氢原子线状光谱 8、 密立根：油滴实验——测量出电子的电荷量 二、 核反应的四种类型 类型 可控性 核反应方程典例 衰变 α衰变 自发 e H Th U 422349023892 +→ β衰变 自发 e Pa 012349123490Th -+→ 人工转变 人工控制 H o He N 1117842147+→+卢瑟福发现质子 n C He Be 101264294 +→+查德威克发现中子 n P He l 103015422713A +→+ 约里奥.居里夫妇 e Si P 0130143015 +→ 发现放射性同位素，同 时发现正电子 n Kr a n U 108936144561023592 3B ++→+ 重核裂变 比较容易进行人工控制 n Sr Xe n U 10903813654102359210++→+ 轻核聚变 除氢弹外无法控制 n He H H 10423121+→+ 提醒： 1、 核反应过程一般都是不可逆的，所以核反应方程只能用单箭头表示反应方向，不能用等号连 接。 2、 核反应的生成物一定要以实验事实为基础，不能凭空只依据两个守恒定律杜撰出生成物来写 出核反应方程 3、 核反应遵循质量数守恒而不是质量守恒，遵循电荷数守恒 三、 三种射线比较 种类 )(4 2He 射线α )(0 1e -射线β 射线γ 速度 0.1c 0.99c C 在电磁场中 偏转 与a 射线反向偏转 不偏转 贯穿本领 最弱，用纸能挡住 较强，穿透几毫米的铝板 最强，穿透几厘米的 铅板 对空气的电离作用 很强 较弱 很弱 在空气中的径迹 粗、短、直 细、较长、曲折 最长 通过胶片 感光 感光 感光 产生机制 核内两个中子和两个质子结合的比较紧密，有时会作为一个整体从较大的原子核抛射出来 核内的中子可以转化为一个质子和一个电子，产生的电子从核内发射出来 放射性原子核在发生两种衰变后产生得新核往往处于高能级，当它向低能级跃迁时，辐射r 光子 提醒： 1、 半衰期：表示原子衰变一半所用时间 2、 半衰期由原子核内部本身的因素据顶，跟原子所处的物理状态(如压强、温度)或化学状态（如 单质、化合物）无关