原子物理学第二十讲

1、9/23/2022原子物理学第二十讲9/23/2022习题（A） 1S0 （B） 2S1/2（C） 3S1（D） 1P1（E） 2P1/22、氦、氖、氩原子的基态均为1、从锂原子中移去3个电子所需要的总能量大约为 （A） 2MeV （B） 2KeV （C） 200eV （D） 20eV （E） 2eV9/23/20224、在氢分子中，两原子核之间的距离最接近 （A）0.01A （B）0.1A （C）1A （D）10A （E） 100A习题3、一种元素，具有和锂原子（Z=3）相似的原子能级图，则该原子的原子序数为 （A） 9 （B） 11 （C） 13 （D） 15 （E） 179/23/202

2、2习题5、氢原子中的电子处于d态，则下列那些是可能的原子态（A）3D5/2（B）4D3/2（C）2D1/2（D）2D5/2（E）3D1/26、如果一个电子处于4f态，则其轨道角动量为（A）（B）（C）（D）（E）9/23/2022习题7、7、若氢原子的玻尔第一轨道半径为a0，则Li+的玻尔第一轨道半径为 （A） a0/3 （B） （C） a0 （D） （E） 3a08、钠原子有11个电子，其能级填充顺序为1s,2s,2p,3s,3p 等。则钠原子基态可表示为 （A） 1S0 （B） 2S1/2 （C） 1P0 （D） 2P1/2 （E） 3P1/2第六章 X射线X射线：=0.001nm-1nm

3、硬X射线：0.1nm9/23/202228 X射线的发现及其波动性一、X射线的发现 X射线，又称伦琴射线。1895年为 W.K.伦琴发现，由于开始不知其本质，故称为 X射线。现已知X射线为波长大约为10-1210-9m的电磁辐射。 1901年诺贝尔奖第一次颁发，伦琴就由于这一发现而获得了这一年的物理学奖。9/23/202228 X射线的发现及其波动性X射线有强穿透力，波长愈短，穿透力愈强。故称长波的X射线为软X射线，短波的X射线为硬X 射线。X射线能引起荧光和照相乳胶感光。在医疗中广泛应用 X射线作人体的透视，在工业中用作零件探伤。但大剂量X射线长时间对人体的照射则是有害的。 在初次发现时，伦

4、琴就用这种射线拍摄了他夫人的手的照片,显示出手的骨骼结构。9/23/202228 X射线的发现及其波动性二、X射线管 9/23/202228 X射线的发现及其波动性三、X射线的波动性 伦琴X射线折射反射衍射误认为X射线与光无关1906年英国物理学家巴拉克显示了X射线的偏振，首次用实验证明了X射线的波性。1912年，德国物理学家冯.劳厄提出用晶体可使X射线发生衍射；他的建议被弗里德里克和尼平的实验所证实，从而有力地证明了X射线的波性。9/23/202228 X射线的发现及其波动性X射线的偏振X射线为横波双散射技术射线的偏振性第一个散射体：起偏器第二个散射体：检偏器9/23/202228 X射线的

5、发现及其波动性布拉格公式X射线是波长在埃数量级的一种电磁波。X射线射入晶体后在晶体中产生周期变化的电磁场,迫使原子中的电子等随之产生周期性的振动。这种振动以球面波的方式向周围辐射出与入射 X射线波长相同的电磁波。因此每一个原子都是散射X射线的中心, 成为发射新的电磁波的波源。晶体是由原子在空间中作三维周期排列构成的，其间距约数埃至数十埃。晶体中周期排列的各原子所散射的频率相同的电磁波会相互干涉，其振幅在某些方向上得到加强，某些方向上相消，从而形成一定的衍射图样。X射线的衍射9/23/2022戴维孙革末实验（对比）9/23/202228 X射线的发现及其波动性9/23/202229 X射线的产生

6、机制一、X射线的发射谱 利用晶体衍射的布拉格公式可以测得X射线的波长；按照记录X射线照片上的黑度，可以得到X射线的强度。这样就可以得到X射线的发射谱X射线的波长和强度的关系图。9/23/202229 X射线的产生机制X射线谱连续谱特征谱分立谱标识谱连续谱分立谱9/23/202229 X射线的产生机制二、连续谱轫致辐射高速带电粒子达到靶时，在靶核库仑场的作用下带电粒子速度连续变化，因此辐射的X射线具有连续谱的性质。按照经典电动力学，带电粒子在加速（减速）时必然伴随着辐射；当带电粒子与原子相碰撞时，发生骤然减速，由此伴随产生的辐射称之为轫致辐射，又称刹车辐射。显著特点问题：为什么最小波长只与外加电

7、压有关？9/23/202229 X射线的产生机制 由于U和 均可通过实验测定，所以该公式可用来作为精确测定普朗克常数的一个方法。这种辐射可以看作光电效应的逆过程。9/23/202229 X射线的产生机制三、特征辐射特征辐射产生的X射线谱，尖峰所对应波长位置与外加电压无关，各元素的特征X射线谱有相似的结构，但各元素的特征波长各不相同。正如指纹被作为人的特征一样，特征X射线也被用来作为元素的标识。标识辐射按照能量递减的次序:9/23/202229 X射线的产生机制类氢离子，n=2n=1的跃迁n=1产生了一个空穴, n=2层的电子感受的是Z-1个电荷,当电子从n=2n=1跃迁时产生K线莫塞莱公式：9/23/202229 X射线的产生机制空穴的存在是产生标识辐射的先决条件。空穴产生的方法X射线质子束高能电子束 空穴一旦产生，接下来发生什么现象则与外界毫无关系，而完全取决于元素本身的原子序数Z。标识谱是由于原子中内壳层电子的跃迁而形成。9/23/202228 X射线的产生机制9/23/202229 X射线的产生机制四、俄歇电子与原子核的激发俄歇电子：空穴产生后，外层电子跃迁产生的能量传递给另外一层电子，使其脱离原子。荧光产额：电子跃迁诱发原子核激发：空穴产生后，外层电子跃迁产生的能量传递给另外一层电子