《近代物理学》第一章.ppt

微
观
第四层次：强子
层
次
更深层次：夸克和轻子
原子团簇 0.1nm-1nm
纳米微粒 1nm-100nm
宏
介观系统 10-6m-10-7m
观
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1.物质微观结构链及个层次的空间尺度 六盘水师范学院物理与电子科学系《近代物理学》
2.物质微观结构链各层次起支配作用的相互作用
3.物质微观结构链各层次基元间的结合能 1.分子内原子间的结合能：几个eV 2.原子内外层电子和内层电子的结合能：
eV~keV 3.原子核内核子的平均结合能：MeV 4.核子夸克间的平均结合能： 无穷大，到 目前为止没有发现自由的夸克。
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1.国际单位制中的基本量、基本单位
《近代物理学》
Modern physics
授课班级：应用物理09本 物理教育09专
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近代物理学
经典物理学
经典物理学：力学、热学、电磁学、光学。
近代物理学：相对论、量子力学。
本书主要用量子力学的基本概念和图像分析物 质微观结构各层次的实验现象，以及在此基础上形 成的理论分析和处理的方法。
基本常量 *3. e 原子分子层次，电子相互作用占支配地位，
基本电荷e是表征电磁相互作用的特征常量 *4. G 引力相互作用在宇观层次的天体物理中占支
配地位，G是表征引力相互作用的特征常量 *5. me mp 在量子物理中，质量的起源仍是一个探 讨中的问题，所以粒子的质量是重要的基本常量 *6. NA和kB是联系微观和宏观的两个基本常量
射线：高速运动的电子流
射线：高能光子流 六盘水师范学院物理与电子科学系《近代物理学》
b.质子的发现
1919年，卢瑟福用粒子作为高速“炮弹”来轰击氮 原子核，首先实现了原子核的人工破裂。
D
S
4 2
He
174N187
O11H
用粒子轰击氮原子核，能释放氢核，用硼、氟、钠、
铝、磷等做实验，也能打出氢核。
长度（m，米） 质量（kg，千克） 时间（s，秒） 电流（A，安培） 热力学温度（K，开尔文） 物质的量（mol，摩尔） 发光强度（cd，坎德拉）
2.导出量、导出单位
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3.国际单位制中用以表示十进制的词头及符号 六盘水师范学院物理与电子科学系《近代物理学》
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卢瑟福α粒子散射实验示意图 六盘水师范学院物理与电子科学系《近代物理学》
英国科学家卢瑟福 E.Rutherford1871~1937
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玻尔借助诞生不久的量子理论改进了卢瑟福的模型 。 d.玻尔原子模型（又称轨道模型）：
微观物理学
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2.近代物理学的基本内容： 分子、原子、原子核及粒子物理。
1.物质结构的层次按其基元存在的空间尺度来分
可分为： 宇观
宏观
微观
Baidu Nhomakorabea
本章主要讨论物质结构的微观层次
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物
第一层次：分子
质
机
第二层次：原子
构
的
第三层次：原子核
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c.原子并不是构成物质的最小微粒 ——汤姆生发现了电子(1897年)
汤姆生原子模型： 原子是一个平均
分布着正电荷的粒子，其 中镶嵌着许多电子，中和 了电荷，从而形成了中性 原子。原子是一个球体， 正电荷均匀分布在整个球 体内，电子像面包里的葡 萄干镶嵌其中。
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现代物质结构学说
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2.粒子物理学的发展-----原子核还能分割吗？ a放射现象的发现
1896年，法国物理化学家贝克勒尔在铀矿石中发现 了放射现象。 放射性元素发出的射线包含 三种射线：
射线：带两个正电荷的氦核
2.1 引力相互作用
通常忽略
粒
轻
子 电磁相互作用 原子分子层次 子
间 的
弱相互作用：粒子衰变过程 10-19m
强
相 互 作
强相互作用：核子之间 夸克之间 （色相互作用）
子
用
10-15m
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2.2物质微观结构链各层次起支配作用的相互作用 六盘水师范学院物理与电子科学系《近代物理学》
当原子只有一个电子时，电子沿特定球形轨道 运转；当原子有多个电子时，它们将分布在多个球壳 中绕核运动。不同的电子运转轨道是具有一定级差的 稳定轨道。
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e.现代科学家们在实验中发现，电子在原子核周围有的区 域出现的次数多，有的区域出现的次数少，就像“云雾 ”笼罩在原子核周围。 因而提出了“电子云模型”： 电子云密度大的地方，表明电子在核外单位体积内 出现的机会多，反之，出现的机会少。
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d.卢瑟福和他的助手做了著名α 粒子散射实验。根据实 验，卢瑟福在1911年提出原子有核模型。
卢瑟福原子模型（又称行星原子模型）： 原子是由居于原子中心的带正电的原子核和核
外带负电的电子构成。原子核的质量几乎等于原子 的全部质量，电子在原子核外空间绕核做高速运动 。
卢瑟福得出结论：每个原子核都由氢核构成。氢核定义为 “质子”。
4.各微观层次常用单位： 六盘水师范学院物理与电子科学系《近代物理学》
1.基本物理常量：是在目前的理论中不能用更基本的常量 表示出来的量，它们的数值必须用实验来测定。
基本原子常量（不包括G）
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*1. c 出现在相对论中，是时空关系的基本常量 *2. h 出现在量子物理中，是描述物质微观世界的
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2.常用组合常量 六盘水师范学院物理与电子科学系《近代物理学》
1.人类对原子的认识历史
a.德谟克利特等
公元前5世纪，希腊哲学家德
谟克利特等人认为 ：万物是由大量的不可分割的微
粒构成的，这种微粒即原子。
b.道尔顿原子模型 19世纪初，英国科学家道尔顿提 出近代原子学说，他认为原子是微小的不可分割的实 心球体