原子核分子的介绍

３Ｏ　物理与工程Ｖｏ１．１２　Ｎｏ．４　２００２　碱性原子的玻色一爱因斯坦冷凝态　与“原子激光＂　——２Ｏ０１年诺贝尔物理学奖介绍　窦志国　（装备指挥技术学院，北京　１０１４１６）　（收稿日期：２００２　０２—２５）　摘　要　介绍了２００１年诺贝尔物理学奖“碱性原子的玻色一爱因斯坦冷凝态”的研究成　果情况，论述了该领域内的物理理论和实验技术，并对其今后的发展及应用进　行了简单的介绍．　关键词　玻色一爱因斯坦冷凝态；原子囚禁；原子激光　ＴＨＥ　ＢｏＳＥ—ＥＩＮＳＴＥＩＮ　ＣｏＮＤＥＮＳＡＴＩｏＮ　ＩＮ　ＤＩＬＵＴＥ　ＧＡＳＥＳ　ｏＦ　ＡＬＫＡＬＩ　ＡＴｏＭＳ　ＡＮＤ　ＡＴｏＭ　ＬＡＳＥＲ　Ｔｈｅ　Ｎｏｂｅｌ　Ｐｒｉｚｅ　ｉｎ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　ｆｏｒ　２００１　Ｄｏｕ　Ｚｈｉｇｕｏ　（Ａｒｍａｍｅｎｔ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｃｏｍｍａｎｄ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｂｅｉｊｉｎｇ　１Ｏ１４１６）　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｗｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｗｏｒｋ　ｒｅｗａｒｄｅｄ　ｂｙ　Ｎｏｂｅｌ　Ｐｒｉｚｅ　ｉｎ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　ｆｏｒ　２００　１，　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｐｒｏｓｐｅｃｔｓ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ　ＢＥＣ；ｔｒａｐｐｉｎｇ　ｏｆ　ａｔｏｍ；ａｔｏｍ　ｌａｓｅｒ　

１获奖者情况简介　２００１年诺贝尔物理学奖由３位物理学家　共享．获得者为美国科罗拉多大学的埃里克　・康奈尔（Ｅｒｉｃ　Ａ．Ｃｏｒｎｅｌ１）教授、美国麻省理　工学院的沃尔夫冈・克特勒（Ｗｏｌｆｇａｎｇ　Ｋｅｔ　ｔｅｒｌｅ）教授和美国科罗拉多大学的卡尔・维　曼（Ｃａｒｌ　Ｅ．Ｗｉｅｍａｎ）教授，他们的主要研究工　作为原子物理领域中的“稀薄碱性原子气体的　玻色一爱因斯坦冷凝态的研究”和“对冷凝物的　早期基础研究工作”．三位获奖者将均分总数　为一千万瑞典克郎（折合美金约１００万）的诺贝　尔物理学奖奖金．三位获奖者简历如下：　埃里克・康奈尔（Ｅｒｉｃ　Ａ．Ｃｏｒｎｅｌ１），４０　岁，１９６１年出生于加里佛尼亚，１９９０年获得　麻省理工学院的物理学博士学位，现为美国　国家标准技术研究所的资深科学家、科罗拉　多大学的教授．　沃尔夫冈・克特勒（Ｗｏｌｆｇａｎｇ　Ｋｅｔｔｅｒ—　ｌｅ），４４岁，居美德国人，１９５７年出生于德国海　德堡，１９８６年获得德国的物理学博士学位，现　为美国麻省理工学院的教授．　卡尔・维曼（Ｃａｒｌ　Ｅ．Ｗｉｅｍａｎ），５０岁，美　国人，１９５１年出生于俄勒冈州，１９７７年获得　

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-1 原子和原子核 ——知识介绍

一．原子结构

（一）原子的核式结构

人们认识原子有复杂结构是从1897年汤姆生发现电子开始的。汤姆生通过研究对阴极射线的分析发现了电子，从而知道，电子是原子的组成部分，为了保持原子的电中性，除了带负电的电子外，还必须有等量的正电荷。因此汤姆生提出了“葡萄干面包”模型：正电荷部分连续分布于整个原子，电子镶在其中。

1909年卢瑟福在粒子散射实验中，以粒子轰击重金属箔发现：大多数粒子穿过薄膜后的散射角很小，但还有八千分之一的粒子，散射角超过了900，有些甚至被弹回来，散射角几乎达到1800。1911年卢瑟福提出了原子核式结构模型：在原子的中心有一个很小的核称为原子核，原子的全部正电荷和几乎全部质量都集中在原子核里，带负电的电子在核外空间绕核高速旋转。从粒子散射实验的数据可以估计出原子核的大小约为10-15——10-14米，原子半径大约为10-10米。原子核式结构模型较好的解释了粒子散射实验现象，也说明了汤姆生的“葡萄干面包”模型是错误的。

（二）玻尔的氢原子理论

1．1．巴耳末公式

1885年，瑞士物理学家巴耳末首先发现氢原子光谱中可见光区的四条谱线的波长，可用一经验公式来表示：

)121(122nR n=3，4，5……

式中为波长，R=×10 7米-1称为里德伯恒量，上式称为巴耳末公式。

2．2．里德伯公式

1889年，里德伯发现氢原子光谱德所有谱线波长可用一个普通的经验公式表示出来：

)11(122nmR

式中n=m+1，m+2，m+3……，上式称为里德伯公式。对于每一个m，上式可构成一个光谱系：

m=1，n=2，3，4……赖曼系（紫外区）

m=2，n=3，4，5……巴尔末系（可见光区）

m=3，n=4，5，6……帕邢系（红外区）

m=4，n=5，6，7……布喇开系（远红外区） 百度文库 - 好好学习，天天向上

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介绍一种迅速判断多原子羧酸和酯的同分异构体数目的技巧

作者：刘忠毅 郭新宇

来源：《中学化学》2014年第06期

1.技巧的由来

在一节同分异构体专题训练课上，笔者让学生书写CnH2nO2中具有“COO”结构的同分异构体，从n=2练起，当学生写到n=4时开始出错，当n=5时就没有全写对的了。笔者组织学生理顺思路，利用化学中的加减法和代换法，将C5H10O2具有“COO”结构的同分异构体书写在黑板上见表1。表1

情况名称C5H10O2分子中的碳原子总数“成酯”的酸中的碳原子数目“成酯”的酸同分异构体数目“成酯”的醇中碳原子数目“成酯”的醇的同分异构体数目C5H10O2的同分异构体数目1戊酸5540042丁酸甲酯542112 3丙酸乙酯531212 4乙酸丙酯521322 5甲酸丁酯511444 通过学生观察，得出同分异构体总数（14种），这时有学生说：“老师我发现这些同分异构体数目有对称性：第1种情况和第5种情况同分异构体数目都是4，第2种情况和第4种情况同分异构体数目都是2，第3种情况同分异构体数目是2，5组数据呈中心对称”笔者接着问：C6H12O2具有“COO”结构的有序的同分异构体数目是否也具有对称性呢？经过练习，C6H12O2具有“COO”结构的有序的同分异构体数目也具有对称性。经过思考、讨论，学生们得出技巧：如果判断多原子羧酸和酯的同分异构体数目，利用有序同分异构体数目的对称性，只需要判断前几种情况就行了，这样就会为解这类题赢得了一些时间。

2.技巧是什么

该技巧就是利用化学中的加减法和代换法书写有序排列的同分异构体，并利用有序排列的同分异构体数目的对称性，减少一半其他同分异构体的书写，快速判断同分异构体总数的方法。

化学中的加减法就是将数字赋予化学意义的一种方法，用数字代表含有该数字数目的一类分子、原子、质子、电子、共价键等。

原子和分子的概念和相互作用

一、原子的概念

原子是物质的基本单位，由原子核和核外电子组成。原子核位于原子的中心，由质子和中子组成，质子带正电，中子不带电。核外电子绕原子核高速运动，电子带负电。原子核和核外电子之间的电磁力相互作用保持着原子的稳定性。

二、分子的概念

分子是由两个或两个以上原子通过化学键连接在一起构成的稳定粒子。分子是保持物质化学性质的最小粒子。分子中的原子之间通过共享或转移电子形成化学键，包括共价键、离子键和金属键等。

三、原子的相互作用

1. 电磁相互作用：原子核中的质子带正电，核外电子带负电，它们之间存在电磁相互作用。在原子内部，正电荷的质子与负电荷的电子之间相互吸引，使原子保持稳定。

2. 强相互作用：原子核中的质子之间存在一种很强的相互作用力，称为强相互作用。这种力使得质子能够聚集在一起，形成原子核。

3. 弱相互作用：原子核中的中子与质子之间存在一种较弱的相互作用力，称为弱相互作用。这种力在某些核反应中起作用，如β衰变。

四、分子的相互作用

1. 范德华力：分子之间的瞬时偶极矩引起的吸引力，是一种较弱的相互作用力。范德华力存在于所有分子之间，包括非极性分子和极性分子。

2. 氢键：分子之间的一种特殊类型的静电作用力，发生在带有部分正电荷的氢原子与带有部分负电荷的氮、氧或氟原子之间。氢键比范德华力强，对物质的物理性质有显著影响。

3. 离子键：由正负电荷的离子之间的吸引力形成的化学键。离子键通常存在于离子化合物中，如氯化钠（NaCl）。

4. 共价键：原子之间通过共享电子形成的化学键。共价键可以是单键、双键或三键，如水分子（H2O）中的氧氢键。

5. 金属键：金属原子之间的一种特殊类型的相互作用力，金属原子失去部分外层电子，形成金属离子和自由电子。金属离子与自由电子之间的吸引力形成金属键，使金属具有独特的物理性质。

五、原子和分子的相互作用对物质性质的影响 1. 熔点：分子间相互作用力越强，物质的熔点越高。如离子晶体（如食盐）的熔点高于分子晶体（如冰）。