原子物理学褚圣麟第一章节原子的基本状况课件

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1、课程说明原子物理学是物理学专业的一门重要基础课程。它上承经典物理，下接量子力学，属于近代物理的范畴。在内容体系的描述上，原子物理学采用了普通物理的描述风格，讲述量子物理的基本概念和物理图象，以及支配物质运动和变化的基本相互作用，并在此基础上，利用量子力学的思想和结论，讨论物质结构在原子、原子核以及基本粒子等结构层次的性质、特点和运动规律。原子物理课程分为三个层次：第一是成熟、已有定论的基本内容，要求学生掌握并能运用；第二是目前已取得最新研究成果，要求学生掌握其物理概念和物理图象；第三对于前沿研究课题内容，要求学生了解其研究方向。在内容上，它由原子物理和原子核两部分组成。

2、主要讲授：绪论、原子的基本状况、原子的能级和辐射、量子力学初步、碱金属原子、多电子原子、磁场中的原子、原子的壳层结构、X射线、原子核等九章内容。通过原子物理学课的学习，不仅要掌握原子世界的基本规律，培养良好的自学能力和科研素质，还要学习物理学家们那种创造性研究问题的思想和方法，借以培养自己的创新能力。原子物理学的研究对象是电子、原子核、基本粒子。课程内容抽象枯燥。为了帮助学生建立清晰的物理图像，树立鲜明的物理思想，在讲授中我们充分发挥多媒体技术的优势，再现原子物理学重大发现的物理过程，避开量子力学复杂的数学计算，着重阐述基本概念和基本规律，建立具体的物理模型，引导学生主

3、动把握所研究的对象，学会物理学的研究方法和研究思想，养成良好的自学习惯。原子物理的研究对象、内容、研究方法研究对象原子物理学属近代物理学课程，它是研究物质在原子层次内由什么组成，它们如何作用，发生什么样的运动形态的理论。即主要研究原子结构与性质及有关问题。它是关于物质微观结构的一门科学。研究内容由原子物理和原子核两部分组成。原子物理部分从原子光谱入手，研究价电子的运动规律；从元素周期律和X射线入手研究内层电子的运动规律和排布。原子核部分主要研究核的整体性质、核力、核模型、核衰变、核反应、核能的开发和利用、以及基本粒子的一些知识。研究方法：从光谱及实验资料入手，提出假设，

4、建立模型，然后再进行实验验证，最后形成理论。正如恩格斯所说：“只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。”原子物理学的发展历史1.古代的原子论：中国古代的原子论（墨子-“端”）古希腊的原子论（德漠克利特）2.近代原子说（道尔顿）3.19世纪末—20世纪初的原子说（卢瑟福、玻尔）4.量子力学和现代原子物理学（薛定谔、狄拉克）原子物理学的地位、作用和研究前景1.原子物理学在材料科学中的应用2.原子物理学在宇观研究领域中应用：星际分子、宇宙起源等3.原子物理学在激光技术及光电子研究领域的应用4.原子物理学在生命科学领域中的应用5.原子物理学化学研究领域的应用………学习原子物

5、理学应注意的问题1.实践是检验真理的标准2.科学是逐步地不断地发展的3.对微观体系不能要求都按宏观规律来描述4.要善于观察、善于学习、善于动脑、开拓进取，不断创新第一章原子的基本状况内容：1、汤姆逊原子结构模型2、原子的核式结构3、卢瑟福散射理论4、原子的组成和大小5、卢瑟福核式结构的意义和困难重点：原子的核式结构、卢瑟福散射理论1.1背景知识1、原子“原子”一词来自希腊文，意思是“不可分割的”。在公元前4世纪，古希腊哲学家德漠克利特(Democritus)提出这一概念，并把它看作物质的最小单元。在十九世纪，人们在大量的实验中认识了一些定律，如：定比定律：元素按一定的物

6、质比相互化合。倍比定律：若两种元素能生成几种化合物，则在这些化合物中，与一定质量的甲元素化合的乙元素的质量，互成简单整数比。在此基础上，1893年道尔顿（J.Dalton）提出了他的原子学说，他认为1.一定质量的某种元素，由极大数目的该元素的原子所构成；2.每种元素的原子，都具有相同的质量，不同元素的原子，质量也不相同；3.两种可以化合的元素，它们的原子可能按几种不同的比率化合成几种化合物的分子。根据道尔顿的原子学说，可以对简单的无机化学中的化合物的生成给予定量的解释，反过来，许多实验也证实了原子学说；并且人们发现气态物质参与的化学反应时的元素的重量与体积也遵循上述规律

7、。盖·吕萨克定律告诉我们，同温同压下，在每一种生成或分解的气体中，组分和化合物气体的体积彼此之间具有简单的整数比，与前述规律进行对比，我们可以得到这样的结论：气体的体积与其中所含的粒子数目有关。阿伏伽德罗定律告诉我们，同温同压下，相同体积的不同气体含有相等数目的分子。当原子学说逐渐被人们接受以后，人们又面临着新的问题：原子有多大？原子的内部有什么？原子是最小的粒子吗？........假设某固体元素的原子是球状的，半径为r米，原子之间是紧密地堆积在一 起的。该元素的原子量为A，那么1mol该原子的质量为A，若这种原子的质量 密度为,原子的大