原子物理学课件

1、我们能“看见”原子吗？用肉眼看不到，用光学显微镜看不到，用电子显微镜看不到现代方法：场发射显微镜观察金属尖端的单个原子或大分子，用扫描电子显微镜观察分子和晶体中的单个原子。透射电子显微镜(扫描隧道显微镜)，知识挑战，透射电子显微镜，扫描隧道显微镜图像，原子物理学，演讲者：江湾先进材料大厦333室，后，丰东来班，或432，科学大厦。请提前预约。Tel: 23486，30266 TA蒋娟，Tel 3360 5163-0256亚峰Tel: 24150伟，STM Fe原子在Cu (111)上的原子操纵，课程信息，教学交互：复旦大学信息教学管理系统ht

2、tp:/202 . 42742/用户名课堂上没有教的大约16章：第7章和第8章(寒假阅读)其他待定，前言和导言，0。 原子物理的教学、智力的培养(学会学习和使用知识)都有明确的阐述，并且有空间来归纳思考和提问的重要性。巴斯德、李政道和玻尔的实验科学之美，丁肇中的历史发现之旅，西格尔物理图像的建立尤为重要，并将成为固体物理学。亚里斯多德，战国时期翟墨的“终结”，以及儒家中庸中“牢不可破”的公孙龙：物质连续性的观点。“原子”这一科学概念的形成，1806年，普鲁斯特提出了化合物分子的恒定组成定律，即恒定比率定律：元素按照一定的物质比率相互结合。1815.假设所有元素的原子都是由氢原子组成的。1807

3、年，道尔顿提出了物质的多重比例的原子论定律：如果两种元素可以形成几种化合物，那么在这些化合物中，元素B的质量与元素A的一定质量之和就是一个简单的整数比。14g N2 16g O2 30g NO；1.某种质量的元素是由该元素的大量原子组成的；2.每种元素的原子质量相同，不同元素的原子质量不同；3.两种可以结合的元素，它们的原子可以按照几种不同的比例合成为几种化合物的分子。根据道尔顿的原子理论，我们可以对简单无机化学中化合物的形成给出一个定量的解释。相反，许多实验已经证实了原子理论；此外，还发现在涉及气态物质的化学反应中，元素的重量和体积也遵循上述规律。1808年，Gellusak定律告诉我们，在

4、每一种生成或分解的气体中，组分和复合气体的体积相互之间有一个简单的整数比，元素气体的等体积重量与原子重量成正比1体积n 1体积O2=2体积no的水合物Avogadro (1811) :与上述定律相比，我们可以得出结论，气体的体积与其中包含的粒子数有关。阿伏伽德罗定律告诉我们，相同体积的不同气体在相同的温度和压力下含有相同数量的分子。1826年，布朗运动，1833年，法拉第电解定律，化学力和电。基于对液体电解的非常仔细的测量的定量评估，迈克尔法拉第(1833) :分离的元素的量与过程中传输的电荷量成正比。电的“原子”后来被称为电子。门捷列夫周期表(迈耶和门捷列夫的周期系统)对热的解释导致了克劳修

5、斯和玻尔兹曼在1870年提出的气体动力学理论。能量的量子化，1860。基尔霍夫和本森：光谱是发射或吸收光的元素的特征。1885年，巴尔莫：在氢原子发射的光谱线中发现了一个排序原则。1900年12月14日，普朗克宣布：次谐波振荡的能量，对于黑体辐射来说，只能呈现离散值(量子的概念)量子理论的诞生。1911年，鲁斯福德：原子的行星模型；1913年，玻尔氢原子模型。德布罗意提出了物质波的概念。1920-1930，玻恩，海森堡，薛定谔，泡利，狄拉克，以及其他研究：量子理论。1900年前后，当原子理论逐渐被人们接受时，人们面临着一个新的问题：原子有多大？原子内部是什么？原子是最小的粒子吗？原子物理学的目

6、标：理解：原子的结构，相互作用，与电场和磁场的相互作用。原子构型：卢瑟福模型，第1章，1.1背景知识，电子的发现1833，法拉第电解定律1811，阿伏伽德罗假说1874，斯通尼提出“电子”1897，汤姆逊阴极放电实验，阴极射线，19世纪末，低压气体放电实验，人们得出结论，某种射线流被称为阴极射线，它是从阴极以高负电压发射到真空管内部的。气体放电管，等离子球，Segre，电子发现，1897年，汤姆逊通过阴极射线管的实验发现了电子，并进一步测量了电子的荷质比：e/m，汤姆逊被誉为：“第一个打开基本粒子物理学大门的伟人”图1，汤姆森正在做实验，图2，阴极射线实验装置示意图。磁场H增加后，射线不偏转，

7、电场E消除后，射线形成圆形轨迹计算荷质比。粒子的荷质比是氢离子的一千多倍，阴极射线的质量只有氢原子的千分之一，比电子的质量小。1890年，舒斯特和考夫曼在1887年做了类似的实验，他测得的荷质比比汤姆森的更精确。他还发现荷质比随着粒子速度的变化而变化。但当时他没有勇气公布这些结果。他不相信阴极射线是由粒子组成的。直到1901年，他才发表了他的实验结果。汤姆逊以惊人的勇气打破了传统观念，勇敢地证实了比氢原子小得多的粒子电子的存在，并被誉为打开基本粒子物理学大门的第一个伟人。因此，他获得了1906年的诺贝尔物理学奖。密立根于1910年对电荷进行了精确测量，这就是著名的“油滴实验”。e=1.6021

8、773310-19厘米=9.109389710-31千克，电荷的量子化密立根特意只发表了马丁佩尔的夸克实验，它支持了电荷的整数倍的数据，并精确地测得电子电荷值为1.5910-19库仑，这被认为是多年来最精确的值。密立根于1923年获得诺贝尔物理学奖，直到1929年才发现其误差约为1%，这是由空气粘度测量的偏差引起的。电荷的精确值是密立根的实验设备。x光能使雾化器产生的油滴带电。,从法拉第电解定律，分解1摩尔氢所需电量，得到氢离子的荷质比e/mp从电子荷质比，e/me可得mp/me=1836.152701，Avogadero常数，1 mol (12g)的12C所含的原子数目为钠单个12C的质量为

9、12u F=e NA R=kB NA NA联系了微观和宏观NA :阿伏加德罗常数(6.0221023/mol)，原子的大小，质量最轻的氢原子：1.67310-27千克原子质量的数量级：10-27公斤10-25公斤，甲：以克为单位时，一摩尔原子的质量N0:阿伏加德罗常数(6.0221023/mol)，原子的半径10-1米(0.1毫米)化学直觉，离子半径等，原子的质量：1mol物质含有的基本单元数为北美，元素摩尔质量数值上等于该元素的原子量a、则单个原子的绝对质量为：原子核半径10-14米，电子半径10-1米，离子半径，”化学压力，2卢瑟福模型的提出，汤姆逊原子模型：1903年英国科学家汤姆逊提出

10、葡萄干蛋糕式原子模型或称为西瓜模型原子中正电荷和质量均匀分布在原子大小的弹性实心球内，电子就象西瓜里的瓜子那样嵌在这个球内。同时该模型还进一步假定，电子分布在分离的同心环上，每个环上的电子容量都不相同，电子在各自的平衡位置附近做微振动。因而可以发出不同频率的光，而且各层电子绕球心转动时也会发光。这对于解释当时已有的实验结果、元素的周期性以及原子的线光谱，似乎是成功的。欧内斯特卢瑟福(1871-1937)，新西兰人，英国物理学家，出生于新西兰纳尔逊。卢瑟福最出名的是设计了、和射线的名称来分类各种形式的射线，这些射线在他那个时代还不为人所知。卢瑟福提出，最简单的可能射线必须是由氢获得的射线，而且这些射线必须是带正电的基本粒子，他在1914年称之为质子1917年年，他让阿尔法粒子穿过氮气，偶尔观察到氢气闪烁撞击他的屏幕。他得出结论，粒子正在把质子从氮原子中敲出来，因此他第一次观察到了核反应。鲁斯福德的形象出现在新西兰的100