原子物理

• 原子的基本情况

  • 原子的质量和大小

  • 原子的结构

    • ​汤姆逊原子模型（布丁模型）

    • ​卢瑟福核式模型

      •  实验：  α 粒子散射实验

      • ​现象：绝大多数α粒子发生小角散射，极少数α粒子发生大角散射

      • ​结论：提出原子的核式结构，即原子的质量几乎全部集中在直径很小的核心区域，叫原子核，电子在原子核外绕核作轨道运动。

      • ​卢瑟福散射公式：

• 碱金属原子和电子自旋

   $H_{ α }$ 

  • 自旋

    • ​史特恩-盖拉赫实验，塞曼效应，碱金属精细结构

    • 

  • 自旋-轨道耦合

    • ​单电子

      • 

      • ​s为单层，p，d，f为双层

      • ​

      • ​

    • ​多电子（L-S耦合）

      • ​

      • ​

      • ​

      • ​ 

      • ​洪特，朗德间隔定则

    • ​同科电子：n，l相同（泡利不相容原理）

• ​磁场中的原子

  • 电子磁矩 $μ _{j} =g \frac{e}{2m} P_{j}$ 

  • ​g因子  $g=1+ \frac{j（j+1)+s(s+1)-l(l+1)}{2j(j+1)}$ 

  • ​相邻能级  $∇E= M_{j}g μ _{B} B$             (M：磁量子数—M=J,J-1…-J,共有2j+1个)

  • ​塞曼效应

    • ​分裂的谱线都是偏振光

    • ​（3条）正常塞曼效应 ： $s=0$   $g_{1} = g_{2} =0$（多条）反常塞曼效应： $s \neq 0$    $g_{1} \neq g_{2} \neq 1$ 

    • ​格罗春图： $M_{2} g_{2} - M_{1} g_{1}$ 

      • ​ $∇（ \frac{1}{ λ } ）=（-1，0，1）L$ 

    • ​能级跃迁

      • ​ $ΔM=0$   $π$ 光  （ $E∥B$ ）     $\triangle M= \pm 1$   σ光（ $E \bot B$ ）

• 量子力学初步

  • 德布罗意波
    

    • ​

  • ​测不准原理(源于物质的二象性)

    • ​坐标-动量测不准关系

    • ​时间-能量测不准关系

  • ​波函数

    • ​表示t时刻，（x，y，z）处单位体积

      内发现粒子的几率，称为几率密度。

    • ​满足条件

      • ​必须是连续的，单值的，有限的

• 原子的能级和辐射

  • 光谱总类（按形状分）

    • 连续光谱，线状光谱，带状光谱

  • 里德伯公式

    • 

      • ​光谱是线状的，有确定的波长而且彼此分立

      • ​谱线间有一定的关系，构成一个谱系

      • ​每一谱线的波数差都可表达为二光谱项之差

  • ​类氢原子（正中子+负中子）

    • ​

  • ​夫兰克-赫兹实验

    • ​证明了能级的存在

    • ​原子内部能量量子化证据

    • ​原子能级(电子动能损失)是分立的

  • ​电子的椭圆轨道运动

    • ​由索末菲提出

  • 玻尔的氢原子理论（圆）

    • 三个假设

      • ​定态假设

        • ​

      • ​跃迁假设

        • ​

      • ​角动量量子化

        • ​

    • ​结果

      • ​量子化轨道半径

        • ​

      • ​电子的轨道运动速度

        • ​

      • ​量子化能量

        • ​

    • ​局限性

      • ​优点：玻尔理论成功地解释了氢原子光谱不连续的特点

      • ​不足之处

        • 内容：1）不能解释氢原子光谱的精细结构；2）不能解释氢原子光谱在磁场中的分裂；3）不能解释多电子原子的光谱。

        • ​根本原因：没有抛弃经典理论框架，不可避免地导致了理论的先天性缺陷。