原子課件蓋革和的α粒子實(shí)驗(yàn)有八千分之一幾率被反射

?F湯姆孫原子 R

湯姆孫型原子結(jié)構(gòu)的庫(kù)侖散

?

粒子散射軌Ecot

（庫(kù)侖散射因子

b（瞄準(zhǔn)距離θ（散射角當(dāng)????時(shí)，??

若有N個(gè)α粒子打在金箔上，則在d?方向上測(cè)量到的α

?

θ??

Ω

16?sin?1

σ?

?2這就是著名 2微分截面的物理：α粒子散射到θ在同一α粒子源和同一散dN’與sin??成反比，即?sin??

如何從實(shí)驗(yàn)上驗(yàn) 散 的正確性即 ?

? ? 210Po的α粒子（5.3MeV）對(duì)29Cu作α=1800散射時(shí)， 的理論（能量量子化

?

?—4? 2 TherearecertainallowedorbitsforwhichtheelectronhasTherearecertainallowedorbitsforwhichtheelectronhasafixedenergy.Theelectronlosesenergyonlywhenitjumpsbetweentheallowedorbitsandtheatomemitsthisenergyaslightofagivenwavelength.角動(dòng)量量子 其中

?1,3h??

??

?

?

1?

? 于是可得

??

質(zhì)心系修

1

?? 海森堡、波恩、薛定愛(ài)因斯波粒二光量子的提出—1905 解釋光電效??根 的質(zhì)能方程，能量為的光子等價(jià)于質(zhì)量于是光子的動(dòng)量為

又 ???

? 常量h聯(lián)系起pλ??

其中h 常波長(zhǎng)

半徑 波函數(shù)波函數(shù)是量子力學(xué)中用來(lái)描述粒 意波的函數(shù)。波函數(shù)波函數(shù)滿足以下所謂 (Schrodinger)方程Potential nkconstantElectron Electron?

??

?? cian cian系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)行為（Itpredictsthefuturebehaviorofadynamicsystem）。波函數(shù)的統(tǒng)計(jì)解釋?zhuān)∕ax 波函數(shù)性包含有關(guān)粒子的所有可測(cè)量信息（measurable滿足歸一化條件（normalization）——?Ψ ???1即，在全空間中找到的粒子的概率是始終為氫原子 方——可解析

?

?的電子的定 ???2?

?

???????????????≡?·?????

??稱(chēng)為 （a）

?方程——Φ—1?ΦΦ

Φ

將解代入（3）— Φ

?

?

Φ ? ??

?

?????????Φ??2? ΦΦ

y

???

? x ????則要求m

于是我們得到ΦΦ?

?

?0,?常數(shù)A可由歸一化條件求得

? ? Φ? ? ?

?0,??Φ ?

?本征值?本征值

??

?

??

????

這正 方程嚴(yán)三電子的自旋能是并；相論修下能會(huì)的 種 叫細(xì)。為了解釋這 Uhlenbeck與Goudsmit（1925）提出了電子具有自旋（spin）的假設(shè)該假設(shè)是基于以下的（a）堿金屬光譜的雙線例如鈉原子光譜中的58965893

5890（b）反 效1912年P(guān)aschen和Back發(fā)現(xiàn)反常Zeeman效應(yīng)—在弱磁場(chǎng)中原子的光譜線的 成偶數(shù)條）的現(xiàn)象。例如，鈉光譜線??→4條，??→6電子的自旋(Spinofthe(orbitalangular(spinangular電子的自

電子自旋波函數(shù) ??

?,??,???. ????? ?? ??????

???2,??|

???2,????|

自旋 自旋磁矩在z方向上的投影

?????

其中?

? ?????其中g(shù)l效正 效 正 考慮磁矩與外磁場(chǎng)之間的相互作用能— ???·這里的磁矩主要來(lái)自于電子的貢獻(xiàn)，磁場(chǎng)B沿z因此，電子磁矩與外磁場(chǎng)之間的作用能 能為

?,?上式表明：若??,?取不同值， 能使能 為2mj+1個(gè)比如：l??1,l??1,0,

????

---1--mg‐m

4?2

113 32j 3

? 333鈉原子的反 效應(yīng)能 示意電子耦電子

1

1

1s1s或

2S1/2

若存在激發(fā)態(tài)：該兩電子分布有多少種原子 - - 2n= 0n= 0n=

L-S和j-j+量子數(shù)表示： 運(yùn)動(dòng)間的相互作用—電磁作用，是四種相互作用之s1+s2=l1+l2=總角動(dòng)量=總自旋角動(dòng)量+總軌道角動(dòng)L+S=把之上有關(guān)角動(dòng)量的合成方式，稱(chēng)之為L(zhǎng)-S耦合泡利不相容原理的在WPauliZeit.Physik311925

,在在一個(gè)原子中不可能有兩個(gè)或兩個(gè)以上的電子具有完全相同的四個(gè)量（nl,ml,ms)換換言之，即，原子中的每一個(gè)狀態(tài)只能容納一個(gè)

對(duì)于同一個(gè)組態(tài)，可以有不同的原子態(tài)（狀態(tài)例如：sp組態(tài)可以產(chǎn)生1P1,2P21,0這四個(gè)狀態(tài)的能量次序怎么樣，哪一個(gè)狀態(tài)能量最低（基態(tài)洪特規(guī)則：的?∑???最大時(shí)，它處的能級(jí)位置最低；對(duì)同一個(gè)S洪特規(guī)則附加規(guī)則次序；當(dāng)同科電子數(shù)大于閉殼層占有數(shù)的一半時(shí)，則具有最大J值（即的能級(jí)為最低，這稱(chēng)為倒轉(zhuǎn)次序Co2+離子未滿殼層的電子組態(tài)為 - - dS=L=

J=L+S=可否考慮該原子基態(tài)在磁場(chǎng)中 情況嗎X射線X射線波長(zhǎng)范圍：0.001nm1硬X射線—小于0.1軟X射線—大于0.1X射線的衍X射線的波長(zhǎng)在0.1nmNaCl的晶格常數(shù)a0.564

aa21 C布拉 推圖中兩條射線1和2的程差是???X射線衍射加強(qiáng)的條

?

?,n?1,2,3,?這就是著名的布喇格康普頓散背景知1923年 物理學(xué)家康普頓發(fā)現(xiàn)X射線的粒子性— 的光量子學(xué)說(shuō)予以了證我們物理學(xué)家吳有訓(xùn)在發(fā)現(xiàn)和研究康普頓效應(yīng)作出了杰出的貢（1）經(jīng)典考X射線

θ圖30.1根據(jù)經(jīng)典電磁理論：被散射的輻射與入射的輻射具有相同的波λλ圖30.2這一效應(yīng)被稱(chēng)之 效應(yīng)——經(jīng)典電磁理論無(wú)法理解（1）量子解 X射線，波長(zhǎng)動(dòng)量：?

θ? θ?θ

p???? 能量和動(dòng)量守

?????

???????? ?

根據(jù)相對(duì)論關(guān)系，可

1?

?????將上式代入到能量和動(dòng)量守 中可?’???

1?上式就是著名 散第七章原子核物理§32原子核物理的研究對(duì)象§33原子核的結(jié)合§34核§35§36核結(jié)構(gòu)模§37放射性衰變規(guī)§38α§39β衰§40γ§41核反§42核裂變核聚核結(jié)液滴費(fèi)米氣體衰原子核自發(fā)地放射出粒子而發(fā)生的衰變，如下表示AXA4Y4 Z 衰變能：原子核在衰變過(guò)程中釋放的能量，用E0對(duì)于衰變，根 的質(zhì)能方程，我們有??

?

?

?E0=E+(1)中微子假

1933年泡利提出中微子β衰變過(guò)程中涉及到三個(gè)物體——β動(dòng)量守恒——矢量 Pβ+Pν+PR= 因此粒子的能量從零至Em

考慮中微子在內(nèi)，衰變有三種類(lèi)型，可以用如下式子表示?-衰變 ??+衰變 ?

→→→?→

???軌道電子俘?

????-衰變 n→p+衰變 p→n

??軌道電子俘獲：p

→n?-衰

-衰變

→ →

?根據(jù)α衰變，-衰變能??

,??

?1,?

??,??????

???? ?1,?

? 1,于是，產(chǎn)生-衰變的條件為

,???? ??? ,? ??? ?1,只有當(dāng)前者的原子量大于后者的原子量時(shí)，才能發(fā)生-例如：氚的-

?H→?He

? +

?+衰變 ?

?→→

??? ,?

?1,?

? ? ,??

?1,??2?可見(jiàn)，+衰變能等于母核原子與子核原子的靜止能量差，再減兩個(gè)電子的靜止能軌道電子俘獲（electroncapture,軌道電子俘獲（EC）過(guò)母核還往往俘獲核外中子，過(guò)渡到子核的?軌道電子俘?

??