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近代物理基础------原子物理学 主讲教师:孙立忠 电子的发现 1897年,剑桥大学,卡文迪许实验室,J.J.Thomson 发现真空放电管中阴极射线在电场、磁场中的偏转 1910年,Millikan油滴实验测出单个电子的电荷 瞄准距离在b和b+db间的入射α粒子,都被散射到θ与θ-dθ间的立体角内(空心圆锥立体角) 光 谱 种 类 可以用通式表示为 二、Frank-Hertz实验 实验装置 K:热阴极 G:栅极 A:接收极 KG空间:加速、碰撞(在同一个腔) GA空间:动能足够大的电子通过,到达A极 测量接收极电流与加速电压间的关系 原子物理、量子力学发展史中的三类重要实验 1、证实光量子的实验:黑体辐射、光电效应、康普顿效应; 2、证实原子中量子态的实验:光谱、夫兰克-赫兹实验; 3、证实物质波的实验:电子衍射 波粒二象性是量子力学的基础 de Broglie将Einstein的光量子概念推广,提出了物质波的概念(1924年) 所有的波都具有粒子性 所有的粒子都具有波动性 不能将物质的运动和波的传播分开。 形成驻波的条件是轨道周长是电子波长的整数倍 2πr =nλ =n (h/p)=nh /(m v) m vr = nh /2π 角动量P =mvr =nh/2π Bohr模型的第三个假设 刚性匣子中的粒子-------受限物质波的能量量子化 粒子被限制在刚性匣子中运动,不能穿透出来 该粒子在匣中能够永远存在下去的条件是:粒子在其中以驻波的形式存在 匣子壁是驻波的波节 匣子的长度是半波长的整数倍 如果将匣子等效为库仑势场 从徳布罗意的观点看,玻尔的原子模型实际上就是一个徳布罗意波被关闭在一个库仑势场中的情况 其中的粒子就是核外电子,电子沿轨道运动一周后回到起点轨道的周长为匣子长度的2倍 经典粒子:可以同时有确定的位置、速度、动量、能量…… 经典波:在空间扩展,没有确定的位置 波粒二象性:不可能同时具有确定的位置和动量。 第五章:多电子原子 :泡利原理 第二节:两个电子的耦合 第二节:两个电子的耦合 第二节:两个电子的耦合 第二节:两个电子的耦合 第二节:两个电子的耦合 第三节:泡利原理 第三节:泡利原理 第三节:泡利原理 第三节:泡利原理 第三节:泡利原理 第三节:泡利原理 第三节:泡利原理 第三节:泡利原理 第三节:泡利原理 第四节:元素周期表 第四节:元素周期表 第四节:元素周期表 第四节:元素周期表 第四节:元素周期表 第四节:元素周期表 E-mail:lzsun@xtu.edu.cn QQOFFICE:物理楼515 1:制定一个目标很重要 2:面对实现目标的困难,要具有高度的自信心 3:付出努力的同时,要培养超强的技能 4:要勤于思考和总结 5:要善于观察和体会 6:要善于在枯燥的学习过程中寻找乐趣 7:要敢于挑战更高的目标 8:提高学习效率很重要 9:要时刻向高手学习 10:要保持乐观的心态 11:要稳重,遇事不能急躁 12:不要太苛求自己 13:多几个朋友总没错 14:记得偶尔放松一下自己 15:身体是革命的本钱,多给自己充充电 这句话总没错 既然这样就别等了。。。。。。 第四章:原子的精细结构:电子的自旋 第四节:碱金属双线 核绕电子运动产生的电流为 则核对围绕电子处产生的磁场大小为: 电子的轨道角动量 电子的静止能量 矢量式为 B -e r Z*e m -e r Z*e B? PS 第四章:原子的精细结构:电子的自旋 一般情况下,谱线分裂成很多成分。称为反常塞曼效应,也叫复杂塞曼效应。 特殊情况下,谱线分裂成三种成分。称为正常塞曼效应,也叫简单塞曼效应。 塞曼效应反映了原子所处状态,从塞曼效应的实验结果可以推断有关能级的分裂情况,是研究原子结构的重要途径之一。 本节从研究能级的分裂着手对正、反常塞曼效应进行讨论。 第五节:塞曼效应 能级的二次分裂 能级的三次分裂 原子内部磁场 外部磁场 第四章:原子的精细结构:电子的自旋 正常塞曼效应—对偏振光的解释 为了解释正常塞曼效应中的偏振光,我们首先介绍几个基本概念: 方向观察到的一条线偏振光,平行于 垂直于 方向观察到两条左、右旋偏振光。 第五节:塞曼效应 的分量是 ,光子的角动量是 ; 1)当原子处在某能级分裂后的新能级M上时,其角动量在 方向 2)原子在不同能级间辐射跃迁时,角动量是守恒的,换句话说,系统辐射前的总角动量等于辐射后系统的角动量加上光子的角动量; 3)辐射跃迁遵从选择定则 但新的跃迁不能发生在同一能级分裂的诸新能级之间。 第四章:原子的精细结构:电子的自旋 第五节:塞曼效应 格罗春图 E1和E2的m值一一对应。 E2 E1 m2 m1 -5/2
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