1、1原子物理学总复习总结一、 原子物理学发展中重大事件1.1897 年汤姆孙通过阴极射线管实验发现电子，从而打破了原子不可分的神话，并提出关于原子结构的“葡萄干面包”模型。2.1900 年普朗克提出能量量子化假说，解释黑体辐射问题。3.1905 年爱因斯坦提出光量子假说，并用以解释光电效应。4.1910 年 密立根采用“油滴实验”方法精确地测定了电子的电荷，并发现电荷是量子化的。5.1908 年卢瑟福的学生盖革-马斯顿在 粒子散射实验中发现大角度散射现象，1911 年卢瑟福基于此实验提出原子的核式结构模型，从而否认了汤姆孙的模型。但是这种核式结构模型不能解释原子的稳定性、同一性和再生性。6.19
2、13 年波尔为了解释氢原子光谱提出氢原子理论模型，提出三个基本假设：定态理论、能级跃迁条件和轨道量子化条件，可以解释氢原子和类氢原子的光谱。7.1914 年为了验证波尔的能级理论，弗兰克-赫兹实验用电子轰击汞原子，证明了能级的存在，即原子内部定态的能量是量子化的。8.1916 年索末菲将波尔的圆形轨道推广为椭圆轨道理论，并引入相对论修正.9.1921 年 施特恩-盖拉赫提出一个能直接显示原子轨道角动量空间量子化的实验方案，用银原子束通过不均匀磁场，原子磁矩在不均2匀磁场中受磁力，力的大小和方向与原子磁矩空间取向有关。10.1925 年乌伦贝克和古兹密特提出电子自旋假设，电子自旋的引入可以解释碱
3、金属双线结构、赛曼效应和施特恩-盖拉赫实验。11.1925 年泡利提出泡利不相容原理。提出了多电子原子中电子的排列规则问题。此定理对费米子系统成立，但是对于玻色子系统不成立。二、 基本物理规律、定理和公式1.库仑散射公式： ,2ctgab，为 库 仑 散 射 因 子其 中 EeZa0214 为 散 射 角参 数 ，为 瞄 准 距 离 ， 或 者 碰 撞 b2.卢瑟福公式：微分散射截面： 2sin16)()( 42aNtdC物理意义： 粒子散射到 方向单位立体角内每个原子的有效散射截面.3.原子核大小的估计（即入射粒子与原子核的最小距离）： armin4.光电效应： 其中 为金属的结合能（脱出2
4、1mvh0ch功） ， 和 分别为金属的红限频率和波长， ， 为遏制0 21mveV0电压。5.波尔的氢原子理论：（1）经典轨道加定态条件、 （2）频率条件、（3）角动量量子化。理论基础是巴尔末公式、光量子理论和原子的3核式结构。对于类氢原子，根据 nvrmLee2204Z1212)( 21ErZnvcv ERhcnZmPKen6.巴尔末公式： )12(nR7.里德伯公式： 8.里德伯常量的相对论修正 eAm9.氢原子谱线系：莱曼系（ ） 、巴尔末系跃 迁1n（ ） 、帕邢系（ ） 、布拉开系跃 迁2n跃 迁3（ ）和普丰德系（ ） 。其中巴尔末系中的跃 迁4 跃 迁5谱线分别对应的跃迁为，
5、2624，10.碱金属与氢原子谱线的差异是由于隧道贯穿和原子实的极化。11.碱金属谱线系：主线系： ；锐线系： ；SnPPnS漫线系： （ ） ； 基线系（ ）nD2DF312.电离电势：将电子从基态激发到连续态所需要的最低电压。13.第一激发电势：将电子从基态激发到第一激发态所需要的电压14.原子的磁矩： ； ，Bj jL)1(Bjjzgm15.施特恩-盖拉赫实验：原子束通过非均匀磁场发生偏离：，223mvdDzgKTdDzBBj jjj,.1416. 朗德因子： )1(23JLSgJ17.碱金属双线结构：由于自旋-轨道耦合导致谱线分裂，裂距为或者eVlnZElnZU434034 1025.
6、7)()1(2 1348.5)(cmlnZ（说明 ：电子自旋磁矩在磁场作用下导致附加能量为 ）BUs18.塞曼效应：1896 年塞曼发现把光源放在磁场内时，光源发出的光谱线发生分裂，表明能量差的变化。 ,或gmhB)( 12者 。当体系自旋为零时，为正常塞曼效应，emBg4)( 12则有 ；当体系电子数目为偶数并形成独态的,0hBB原子，才能有正常的塞曼效应。19.电偶极跃迁选择定则： 1,02m20.塞曼谱线的偏振特性： 时给出 偏振， 给出 偏振。0m在沿着磁场方向，只能观测到 偏振，呈圆偏振，共 2 条；在垂直磁场方向，能观测到 和 偏振，都呈线偏振，共 3 条。21.泡利不相容原理：在
7、一个原子中不可能有两个或多个电子具有完全相同的四个量子数 。即原子中的每个状态只能容纳一个),(slmn电子。22.洪特定则：（1）对于一个给定的电子组态形成的一组原子态，当某原子态具有的 S 最大时，它所处的能级位置最低；（2）对于同一个 S,又以 L 值大的为最低。23.洪特附则：对于同科电子，关于同一 值而 值不同的诸能级的lJ5次序。 （1）当同科电子数小于或等于闭壳层占有数的一半时，具有最小 值（即 ）的能级处在最低，称为正常次序；（2）当同科JS-L电子数大于闭壳层占有数的一半时，则具有最大 值（即 ）的能JSL级为最低，称为倒转次序。24.自旋-轨道耦合方式：L-S 耦合【 】
8、，Jslnn)(.(.2121）（J-J 耦合【 】 ，两种耦合方式得到相同Jjsllsnn).().()(2121的原子态数和总角动量量子数 。J25.电子组态： 21l26.原子态：对于 L-S 耦合为 ，对于 J-J 耦合为JSL12 Jj),(2127.偶数定则：对于同科电子，在 L-S 耦合下，只有 L+S=偶数的原子态存在。28.多电子原子中，状态的电偶极辐射跃迁选择定则：对 耦合：SL )0J1(0,J,L0, 除 外对于 耦合：j 1除 外j原子态之间的跃迁还要满足初态和末态的宇称必须相反，即 偶 数奇 数 ii ll29.描述原子中电子态的量子数有： (主量子数)、 (角量子
9、数)、nl（轨道磁量子数） 、 （自旋角动量量子数） 、 （自旋磁量子数） 、lms sm（总角动量量子数）和 （总的角动量磁量子数） 。而完整描述一j jm个电子状态的四个独立量子数： （弱磁场下）或者sln,（强磁场下） 。jln,630.原子基态规律：对于满壳层或满支壳层的原子，基态为 ，对01S于半满壳层的原子，基态为 （ 为价电子数） 。2/1nS三、 物理常数复合常数： ； ;eVnmMefe4.11.402 nmeVhc1240; Vfmc9797 kMe51.基本电荷： ；普朗克常数Ce162. sesJh53406.1062.里德堡常数 ，Rhc=13.6eV51700Rcm阿伏伽德罗常数 -23ANol玻耳兹曼常数 15167.88.1KeVKJk电子质量 231/509cMkgme质子质量： 2796. ep原子质量单位： 2/31.1cVku玻尔半径： Amcmrae 59.059.041210 精细结构常数： 3740玻尔磁子： 15124078.0.92 TeVTJeB-
