10原子物理学总复习

一、两个模型：汤姆逊的西瓜模型卢瑟福模型：“行星”模型，核式模型二、一个实验：粒子的大角散射库仑散射公式2ctg2abEeZZa02214库仑散射因子第一章原子模型卢瑟福微分截面NntdNdddc)(散射在某个范围内(θ1到θ2)的几率21212sin42cos'32dantdntNdN有效散射截面216242Sindadbbd玻尔理论：三个假设1．定态条件；2．频率条件；3．对应原理（角动量量子化）。mnEEhnLn第二章原子的量子态实验验证：1.夫兰克-赫兹实验：证实了量子态的存在；2.光谱：三类单电子体系（氢原子、类氢离子、碱金属）)n(T)m(TnmRZ~H222111光谱项hcTEnRT,*2lnnZnnnn*,*,*碱金属类氢对氢hc~hchE物理量的关系)n(T)m(TnmRZ~H222111nmrnrrn053.0,121),3,2,1(neVE6.13121nEEn氢光谱类氢离子光谱:12aZnrn半径22ZnhcRE能量线系1n2n3n4nn0EE莱曼系巴耳末系帕邢系布拉开系Li四个线系主线系，nP→2S，22,3,4,snpTTn主线系22)()2(~psnRR锐线系，nS→2P，又称第二辅线系23,4,5,pnsTTn锐线系漫线系，nD→2P，又称第一辅线系；23,4,5,pndTTn漫线系基线系，nF→3D又称柏格曼线系34,5,6,dnfTTn基线系主线系锐线系漫线系基线系碱金属光谱电子的自旋S，空间量子化基础：原子磁矩碱金属精细结构史特恩—盖拉赫实验塞曼效应第四章原子的精细结构1．一个核心——电子的自旋自旋与粒子的运动状态无关、是粒子的内禀特性。szmS21zS21,1)(sssS同向与向上，同向与向上，BSSmBSSmss,21,,21反向与向下，同向与向上，BSSmBSSmss,21,,212．两个基础（1）“空间量子化”即角动量在空间某特殊方向投影的量子化llllm,,2,1,lm,2,1,0mLz角动量大小量子化：1)(llL（2）原子磁矩BjjzjBjjgmgjj,1)(gl=1；gs=2单电子的gj因子表达式222ˆˆˆ2123jlsgj3.三个实验—从不同角度证明了电子自旋的存在碱金属双线：原子中电子的自旋与轨道运动相互作用的结果。034)1(2EllnaZU;)12(2;)1)(12(2304304lnEaZUllnEaZU0,210,21lljllj磁场作用下将具有势能BUs常用∝lsrcmZeUe32220241lsrcmZeUe32220241222221]sˆlˆjˆ[lsBUB2能量差BBUszs单电子体系BUs可用来估算原子内部磁场塞曼效应:在均匀外磁场情况下的谱线分裂;分裂间距由式决定.BgmgmhvhvB)(1122'BmgUBBBUz10,12mmm光子跃迁的选择规则正常塞曼效应特点：原谱线一分为三,彼此间间隔相等,且能量间隔值为,频率间隔一个L。BB正常塞曼效应的条件:体系的自旋S为零，g=1。应用格罗春图反常塞曼效应：π电矢量平行于磁场的偏振σ电矢量垂直于磁场的偏振//B观察,圆偏振B观察,线偏振镉原子1121DP分裂σπσm=-10+1m=-1+1σ-σ+σ-右旋圆偏振光σ+左旋圆偏振光正常塞曼效应偏振特性钠原子21221222SP21223222SP无BB观察,线偏振//B观察,圆偏振m-1+1m-100+1m-1-100+1+1m-1-1+1+1反常塞曼效应偏振特性史特恩盖拉赫实验:在非均匀外磁场情况下原子束的分裂;证明了空间量子化.4.四个量子数n,l,ml,ms.或n,l,j,mj.不论那一组,都完整地描述了原子中电子的运动状态.kTdDzBgmzzBJJ32kTdDzBzzz32第五章多电子原子一.多电子体系:决定原子态的电子有两个(或两个以上)二.两个电子的耦合1.电子组态:n1l1n2l22.L-S耦合Lll21Sss21JSLL取值：L=l1+l2，l1+l2－1，…，|l1-l2|标记JsJsLlnlnL12221112或洪特定则：对于同一电子组态形成的一组原子态自旋量子数S越大，能量越低附则：同S,L不同J时的能级确定.适用条件：同科电子当同科电子数≤(2l+1)时(半满以下)，正常次序；反之，倒序(3)能量的高低次序，间隔能级间隔大小：在三重态中，一对相邻的能级之间的间隔与J值中两个较大的值的比值成正比。3.j-j耦合（j1,j2)J4323,,F4.概括能级跃迁选择定则L-S耦合∆S=0，∆L=0，±1∆J=0，±1（J=0→Jˊ=0除外）三.泡利原理:(n，l，ml，ms)求同科电子原子态的方法第六章X射线1.X射线性质：波动性：晶体衍射，布喇格公式：sin2dn2.X射线发射谱：连续谱：轫致辐射的最小波长（量子限）：nmkevEEhc)(24.1最小3．X射线在介质中的吸收xeII0xx标识谱：电子内层跃迁eVZZhRcEK22221)(13.64321111)(粒子性：康普顿散射)cos1(mh-00c