第一章原子的基本状况

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1、第1章 原子的基本状况1原子物理学原子物理学物理与电子工程学院 杨建会2011.2st Term第1章 原子的基本状况2物理与电子工程学院教师：杨建会TelTel： 1580833877615808338776E-mailE-mail：第1章 原子的基本状况3考核方法 平时成绩平时成绩3030 作业作业 ( ( * *：不要抄作业！不要抄作业！) ) 课堂提问课堂提问 出勤出勤 期末成绩期末成绩7070 基本要求：基本要求： 1. 1. 迟到、早退请悄声来无声去，缺席不多于迟到、早退请悄声来无声去，缺席不多于3 3次。次。 2. 2. 课堂上手机处于振动状态，课堂上手机处于振动状态， 3. 3

2、. 交作业次数不少于交作业次数不少于5 5次。次。第1章 原子的基本状况4教材和参考书 教材: 原子物理学 褚圣麟主编 高等教育出版社 1979年 参考教材： 原子物理学 杨福家主编 高等教育出版社 2010年 原子物理 郑乐民主编 北京大学出版社 2010年 原子物理学芶清泉主编，高等教育出版社 1983年 高等原子与分子徐克尊主编，科学出版社 2000年 原子和量子物理学（英文版） H.Haken主编，世界图书出版公司 2003年第1章 原子的基本状况5 课程说明课程说明 原子物理学原子物理学是物理学专业的一门重要基础课程。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

3、近代物理的范它上承经典物理，下接量子力学，属于近代物理的范畴。畴。 在内容体系的描述上，原子物理学采用了普通物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，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。和运动规律。第1章 原子的基本状况6 原子物理课程分为三个层次：

4、原子物理课程分为三个层次：第一第一是成熟、已有定是成熟、已有定论的基本内容，要求学生掌握并能运用；论的基本内容，要求学生掌握并能运用；第二第二是目前已取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；得最新研究成果，要求学生掌握其物理概念和物理图象；第三第三对于前沿研究课题内容，要求学生了解其研究方向。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。在内容上，它由原子物理和原子核两部分组成。 主要讲授：绪论、原子的基本状况、主要讲授：绪论、原子的基本状况、原子的能级和原子的能级和辐射辐射、量子力学初步量子力学初步、碱金属原子碱金属原子、多电子

5、原子多电子原子、磁场中磁场中的原子的原子、原子的壳层结构原子的壳层结构、X射线射线、原子核原子核等九章内容。等九章内容。 第1章 原子的基本状况7 通过原子物理学课的学习，不仅要掌握原子世界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，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。借以培养自己的创新能力。 原子物理学的研究对象是原子物理学的研究对象是电子电子、原子核原子核、基本粒基本粒子子。课程内容抽象枯燥。为了帮助学生建立清晰的物。课程

6、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，挥多媒体技术的优势，再现再现原子物理学重大发现的物原子物理学重大发现的物理过程，理过程，避开避开量子力学复杂的数学计算，量子力学复杂的数学计算，着重阐述着重阐述基基本概念和基本规律，建立具体的物理模型，引导学生本概念和基本规律，建立具体的物理模型，引导学生主动把握所研究的对象，学会物理学的研究方法和研主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。究思想，养成良好的自学习惯。第1章 原子的基本状况8原子物理的研究对象、内

7、容、研究方法原子物理的研究对象、内容、研究方法研究对象研究对象 原子物理学属近代物理学课程，它是研究原子物理学属近代物理学课程，它是研究物质在原子层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态的理论。即主要研究原子结构与性质及有关问题。它。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。是关于物质微观结构的一门科学。研究内容研究内容 由由原子物理原子物理和和原子核原子核两部分组成。两部分组成。 原子物理部分从原子物理部分从原子光谱原子光谱入手，研究入手，研究价电子价电子的运动规律；的运动规律；从元素周

8、期律和从元素周期律和X射线入手研究射线入手研究内层电子内层电子的运动规律和排的运动规律和排布。布。 原子核部分主要研究核的整体性质、核力、核模型、核衰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变、核反应、核能的开发和利用、以及基本粒子的一些知识。知识。第1章 原子的基本状况9研究方法研究方法： 从光谱及实验资料入手，提出假设，建立模型，然后再从光谱及实验资料入手，提出假设，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：进行实验验证，最后形成理论。正如恩格斯所说：“只要只要自然科学在思维着，它的发展形式就是假说。自然科学在思维

9、着，它的发展形式就是假说。”原子物理学的发展历史原子物理学的发展历史 1.古代的原子论：古代的原子论： 中国古代的原子论（墨子中国古代的原子论（墨子-“端端”） 古希腊的原子论（古希腊的原子论（德漠克利特德漠克利特） 2. 近代原子说（道尔顿）近代原子说（道尔顿） 3. 19世纪末世纪末20世纪初的原子说（卢瑟福、玻尔）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量子力学和现代原子物理学 （薛定谔、狄拉克薛定谔、狄拉克）第1章 原子的基本状况10原子物理学的地位、作用和研究前景原子物理学的地位、作用和研究前景 1.原子物理学在材料科学中的应用原子物理学在材料科学中的应用 2.

10、原子物理学在宇观研究领域中应用：星际分子、宇宙原子物理学在宇观研究领域中应用：星际分子、宇宙起源等起源等 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原子物理学化学研究领域的应用 学习原子物理学应注意的问题学习原子物理学应注意的问题 1.实践是检验真理的标准实践是检验真理的标准 2.科学是逐步地不断地发展的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

11、进取，不断要善于观察、善于学习、善于动脑、开拓进取，不断创新创新11 1、汤姆逊原子结构模型、汤姆逊原子结构模型2、原子的核式结构、原子的核式结构3、卢瑟福散射理论、卢瑟福散射理论4、原子的组成和大小、原子的组成和大小5、卢瑟福核式结构的意义和困难、卢瑟福核式结构的意义和困难原子的核式结构、卢瑟福散射理论原子的核式结构、卢瑟福散射理论第1章 原子的基本状况121.1 1.1 背景知识背景知识1、原子、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