1、原子物理学,河西学院物理与 机电工程学院,1,课程性质: 专业基础课,教学内容:,教学时数: 48学时,教学方式: 以课堂讲授为主,原子结构模型及其实验基础、氢原子光谱的实验规律及玻尔理论、量子力学的基本概念及其对氢原子的描述、碱金属原子光谱的实验规律及其精细结构、多电子原子的光谱和能级、外磁场对原子的作用、原子的壳层结构、X射线、原子核的基本性质、结构模型、放射性衰变、原子核反应及核能的获得、粒子物理的基本知识等。,2,主要参考书:,1褚圣麟，原子物理学，高等教育出版社，1979，第1版。2杨福家，原子物理学，高等教育出版社，2007，第4版。3王永昌，近代物理学，高等教育出版社，2006，
2、第1版。4苟清泉，原子物理学，高等教育出版社，1982，第2版。5顾建中，原子物理学，高等教育出版社，1982，第2版。6陈宏芳， 原子物理学，科学出版社，2006，第1版。7宁平治等，原子核物理基础高等教育出版社，2003年，第1版。8赵凯华等，量子物理，高等教育出版社，2001，第1版9美EH威切曼，量子物理学(伯克利物理学教程 第4卷)，科学出版社，1978，第1版。10Christopher.J.Foot，Atom Physics，Oxford University Press，2005，First Edition.,3,绪 论,一、研究对象,原子物理学是物理学的一个分支。,物理学是研
3、究物质运动的最一般规律和物质的基本结构的科学。,原子物理学主要研究原子的结构、性质及其有关问题。,原子是物质微观结构的一个层次。,物质的层次：物质分子 原子 原子核、电子 质子、中子 ,4,二、发展简史,1. 二千四百多年前：朴素的古代原子论,古希腊：,德谟克利特(Democritus，约公元前460-370年),物质都是由一些坚硬地、不可再分的微粒构成的，命名为atom，即“原子”。,亚里士多德(Aristoteles，约公元前384-322年),物质是可以无限止地分割下去的。,5,“端：体之无序最前者也” 。即“端”是组成物体的不可分割的最原始的东西。,墨翟(约公元前468-376),“一
4、尺之棰，日取其半，万世不竭。”也就是说物质是无限可分的。,公孙龙(约公元前320-250),2. 十九世纪初：道尔顿的原子论,道尔顿(Dalton，1766-1844)，英国化学家。,中国,6,1807年，道尔顿提出：,一切物质都由极小的微粒原子组成。,不同的物质，含有不同的原子，不同的原子具有不同的性质、大小和不同的质量。,道尔顿首先创立了原子量的概念,阿伏伽德罗(Avogadro，1776-1856)意大利物理学家,1811年，阿伏伽德罗提出：,物质是由分子构成的，分子才是由原子构成的,阿伏伽德罗提出了分子的概念,7,3. 十九世纪末：原子物理学开始迅速发展,1895年，德国物理学家伦琴发
5、现了X射线,放射性：,电子：,十九世纪末的三大发现：,X射线：,1896年，法国物理学家贝克勒尔发现了放射性,1897年，英国物理学家汤姆逊发现了电子,电子是人类发现的第一个从原子中分离出来的更小的微粒,8,4. 二十世纪的发展：,1911年，卢瑟福提出原子的核式结构,1900年，普朗克提出量子论,1905年，爱因斯坦提出光的量子说,1913年，玻尔提出氢原子的玻尔模型,1925年，薛定谔建立了波动力学；同年，海森伯建立了矩阵力学，建立了量子力学的基础，是描述微观体系的基本理论。,1924年，德布罗意提出微粒的波动性,9,三、主要内容,原子的基本状况：卢瑟福的核式模型原子的能级和辐射：玻尔的原
6、子理论量子力学初步碱金属原子和电子的自旋多电子原子磁场中的原子原子的壳层结构X射线原子核基本粒子,10,四、两点建议,1. 注意微观与宏观的区别：,如果谁在第一次学习量子概念时，不觉得糊涂，那么就一点也没有懂。(玻尔),宏观现象是由经典理论描述的,原子物理学是关于微观结构的一门学科,微观现象是由量子理论描述的,经典理论只是量子理论的近似,11,分析观察到的实验事实和自然现象与现有理论的矛盾,2. 掌握一个规律,实验验证五步循环发展,做出假设，提出新的模型和概念，解释事实和现象,推出新的理论,预测新的实验现象,科学靠两条腿走路，一是理论，一是实验，有时一条腿走在前面，有时另一条走在前面，但只有使用两条腿，才能前进，在实验过程中寻找新的关系，上升为理论，然后再在实践中加以检验。(密立根(Robert Millikan)在1923年领诺贝尔奖时),12,
