原子物理总复习.ppt

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1、原子物理总复习原子物理总复习第十九章第十九章量子物理量子物理玻尔理论：三步曲玻尔理论：三步曲1 1定态条件定态条件(量子态概念量子态概念)；2 2频率条件频率条件(量子跃迁量子跃迁)；3 3角动量量子化。角动量量子化。Ch2 原子的量子态实验验证：实验验证：1.1.夫兰克夫兰克-赫兹实验：赫兹实验：证实了量子态的存在证实了量子态的存在；2.2.光谱：光谱：三类单电子体系三类单电子体系光谱项光谱项第十九章第十九章量子物理量子物理氢光谱氢光谱类氢离子光谱类氢离子光谱:能量能量线线系系莱曼系莱曼系巴耳末系巴耳末系帕邢系帕邢系布拉开系布拉开系第十九章第十九章量子物理量子物理Li四个线系四个线系主线系，

2、主线系，nP2S，锐线系，锐线系，nS2P，又称，又称第二辅线系第二辅线系漫线系，漫线系，nD2P，又，又称第一辅线系；称第一辅线系；基线系，基线系，nF3D 又称又称柏格曼线系柏格曼线系主线系主线系锐线系锐线系漫线系漫线系基线系基线系碱金属光谱碱金属光谱第十九章第十九章量子物理量子物理 几个光谱名词几个光谱名词线系限线系限共振线共振线主线主线 二体问题二体问题 me典型题目：三种体系的光谱计算典型题目：三种体系的光谱计算2-62-10，2-132-14第十九章第十九章量子物理量子物理电子的自旋电子的自旋碱碱金金属属精精细结构细结构史史特特恩恩盖盖拉赫实验拉赫实验塞曼效应塞曼效应第四章第四章原

3、子的精细结构原子的精细结构第十九章第十九章量子物理量子物理1 1一个假设（核心）一个假设（核心）电子的自旋电子的自旋它是与粒子运动状态无关的、粒子的内禀性特性。它是与粒子运动状态无关的、粒子的内禀性特性。第十九章第十九章量子物理量子物理2 2两个基础两个基础（1 1）“空间量子化空间量子化”即角动量在空间某特殊方即角动量在空间某特殊方向（力场方向向（力场方向)投影的量子化投影的量子化角动量大小量子化：角动量大小量子化：（2 2）原子磁矩）原子磁矩gl=1；gs=2单电子的单电子的g gj j因子表达式因子表达式 第十九章第十九章量子物理量子物理3.3.三个实验三个实验从不同角度证明了电子自旋的

4、存在从不同角度证明了电子自旋的存在碱金属双线碱金属双线：原子中电子的自旋与轨道运动相互作用的结果。：原子中电子的自旋与轨道运动相互作用的结果。磁场作用下将具有势能磁场作用下将具有势能常用常用 能量差能量差单电子体系单电子体系可用来估算原子内部磁场可用来估算原子内部磁场第十九章第十九章量子物理量子物理塞曼效应塞曼效应(重点难点重点难点):在在均匀外磁场均匀外磁场情况下的谱线分裂情况下的谱线分裂;分裂间距由式分裂间距由式 决定决定.光子跃迁的选择规则光子跃迁的选择规则正正常常塞塞曼曼效效应应特特点点：原原谱谱线线一一分分为为三三,彼彼此此间间间间隔隔相相等等,且且能能量间隔值为量间隔值为 ,频率间

5、隔一个频率间隔一个L。反常塞曼效应：反常塞曼效应：正常塞曼效应的条件正常塞曼效应的条件:体系的自旋体系的自旋S S为零，为零，g=1。应用格罗春图应用格罗春图第十九章第十九章量子物理量子物理nP1 1-1-1第十九章第十九章量子物理量子物理史特恩盖拉赫实验史特恩盖拉赫实验:在在非均匀外磁场非均匀外磁场情况下原子束的分裂情况下原子束的分裂;证明了空间量子化证明了空间量子化.4.4.四个量子数四个量子数n,l,ml,ms.或或n,l,j,mj.不不论论那那一一组组,都都完完整整地地描描述述了了原原子子中中电电子子的运动状态的运动状态.题目：题目：4-9,4-13,4-14除外，其余均需熟练掌握除外

6、，其余均需熟练掌握第十九章第十九章量子物理量子物理第五章第五章多电子原子多电子原子一一.多电子体系多电子体系:决定原子态的电子有两个决定原子态的电子有两个(或两个以上或两个以上)二二.两个电子的耦合两个电子的耦合1.电子组态电子组态:n1l1n2l22.L-S耦合耦合（1）前提：前提：G1,G2G3,G4L(J,S)取值：取值：L=l1+l2，l1+l21，|l1-l2|(2)标记标记第十九章第十九章量子物理量子物理洪特定则：洪特定则：对于同一电子组态形成的一组原子态对于同一电子组态形成的一组原子态自旋量子数自旋量子数S不同时；不同时；S相同时相同时附则：附则：同同S,L 不同不同J时的能级确

7、定时的能级确定.适用条件：适用条件：同科电子同科电子当同科电子数当同科电子数(2l+1)时时(半满以下半满以下)，正常次序；反之，倒序，正常次序；反之，倒序(3)能量的高低次序，间隔能量的高低次序，间隔能能级级间间隔隔大大小小：在在三三重重态态中中，一一对对相相邻邻的的能能级级之之间间的的间间隔隔与与J 值中两个较大的值的比值成正比。值中两个较大的值的比值成正比。3.j-j耦合耦合前提：前提：G3,G4G1,G2,（j1,j2)J第十九章第十九章量子物理量子物理4.概括能级跃迁选择定则概括能级跃迁选择定则(1)(1)电子组态选择定则电子组态选择定则 跃迁只发生在不同宇称的状态间跃迁只发生在不同

8、宇称的状态间(2)(2)再按耦合类型再按耦合类型:(关于量子数的选择定则关于量子数的选择定则)L-S耦合耦合S=0，L=0，1J=0，1（J=0J=0除外）除外）三三.泡利原理泡利原理:(n，l，ml，ms)求同科电子原子态的简便方法求同科电子原子态的简便方法(只针对两个电子且为只针对两个电子且为LS耦合耦合)S,L奇偶性必相同奇偶性必相同第十九章第十九章量子物理量子物理四四.元素周期表：泡利不相容原理；能量最小原理元素周期表：泡利不相容原理；能量最小原理主壳层主壳层Nl=2(2l+1)次壳层次壳层常用：常用：闭合次壳层和闭合主壳层的光谱项为闭合次壳层和闭合主壳层的光谱项为1S0原子状态由未满

9、壳层上的电子决定原子状态由未满壳层上的电子决定互互补补同同项项原原理理:l次次壳壳层层上上的的2(2l+1)-k个个电电子子的的原原子子态态项与项与k个电子的态项相同个电子的态项相同.题型：有基态组态确定原子基态题型：有基态组态确定原子基态方法一：按方法一：按L-S耦合耦合由洪特定则及附则由洪特定则及附则,确定出基态确定出基态.方法二方法二:投影合成法投影合成法第十九章第十九章量子物理量子物理重点：由电子组态确定原子态的方法（角动量耦重点：由电子组态确定原子态的方法（角动量耦合的规律）；合的规律）；L-S耦合：洪特定则及附则耦合：洪特定则及附则;泡利不相容原理。泡利不相容原理。本章大综合题：画

10、多电子原子辐射跃迁的能级图本章大综合题：画多电子原子辐射跃迁的能级图（难点难点）题目：本章习题均需熟练掌握题目：本章习题均需熟练掌握第十九章第十九章量子物理量子物理第六章第六章 小结小结1.X射线性质：波动性：射线性质：波动性：晶体衍射，布喇格公式：晶体衍射，布喇格公式：粒子性：粒子性：康普顿散射康普顿散射相干和非相干散射产生实质相干和非相干散射产生实质2.X射线发射谱：连续谱：射线发射谱：连续谱：轫致辐射的最小波长（量子限）：轫致辐射的最小波长（量子限）：产生条件：产生条件：空穴空穴K层电子的电离能层电子的电离能=产生产生K系阈能系阈能3X射线在介质中的吸收射线在介质中的吸收吸收限吸收限E(

11、K吸收限吸收限)=K层层E=K系产生阈能系产生阈能标识谱：标识谱：电子内层跃迁电子内层跃迁第十九章第十九章量子物理量子物理题题目目：标标识识谱谱，吸吸收限，康普顿散射收限，康普顿散射第十九章第十九章量子物理量子物理 核物理部分小结核物理部分小结一、核的基本性质：组成，核素定义符号，核力性质（强相一、核的基本性质：组成，核素定义符号，核力性质（强相互作用），互作用），结合能结合能（概念，实质，表达式，比结合能图）（概念，实质，表达式，比结合能图）二、核衰变：自发的核转化过程二、核衰变：自发的核转化过程1.1.衰变规律：衰变规律：特征量：特征量：2.2.衰变方程（衰变方程（A,ZA,Z守恒）守恒）3.3.衰变能及计算衰变能及计算4.4.衰变类型，实质：中微子假设，弱相互作用衰变类型，实质：中微子假设，弱相互作用三、核反应：受激核变化过程三、核反应：受激核变化过程1.1.核反应中的守恒律核反应中的守恒律2.2.核反应能核反应能Q Q的定义，计算的定义，计算2.2.核反应的两种途径：裂变，聚变核反应的两种途径：裂变，聚变