《原子物理学》教案

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《原子物理学》教案

课程简介：

《原子物理学》是在经典物理课程（力学、热学、电磁学、光学）之后的一门重要必修课程。它

上承经典物理，下接量子力学，属于近代物理的范畴。它以力、热、光、电磁等课程的知识为基础，从物理实验

规律出发，

引进量子化概念，

探讨原子、

原子核及基本粒子的结构和运动规律，

从微观机制解释物质的宏观性质，

同时介绍原子物理学知识在现代科学技术上的重大应用。

本课程强调物理实验的分析、

微观物理概念和物理图像

的建立和理解。

通过本课程教学，

使学生初步了解物质的微观结构和运动规律，

了解物质世界中三个递进的结构

层次，为学习量子力学和后续专业课程打下基础。

在内容体系的描述上，

原子物理学采用了普通物理的描述风格，

讲述量子物理的基本概念和物理图像，

以及

支配物质运动和变化的基本相互作用。该课程大致分为三个层次：第一是成熟、已有定论的基本内容，要求学生

掌握并能运用；

第二是目前已取得的最新研究成果，

要求学生明确其物理概念和物理图像；

第三是前沿研究课题

内容，要求学生了解并知道其研究方向。

本课程注重智能方面的培养，

力求讲清基本概念，

而大多数问题需经学生通过阅读思考去掌握。

部分内容由

学生自行学习。

本课程原则上采用

SI

单位制，同时在计算中广泛采用复合常数以简化数值运算。

[

通常用

Å（1Å=10

-10

m

）描

写原子线度，用

fm

(

m

fm

15

10

1





)

描写核的线度，用

eV

、

MeV

描述原子和核的能量等。

] 

第一章

原子的位形：卢瑟福模型

§

1-1

背景知识

“原子”概念（源于希腊文，其意为“不可分割的”

）提出已

2000

多年，至

19

世纪，人们对原子已有了

相当的了解。

由气体动理论知，

1

mol

原子物质含有的原子数是

1

23

10

022

.

6







mol

N

A

。因此可由原子的相对质量求出

原子的质量，如最轻的氢原子质量约为

kg

.

27

10

67

1





；原子的大小也可估计出来，其半径是

nm

.

1

0

(

m

10

10



)

量级。这些是其外部特征，深层的问题：原子为何会有这些性质？原子的内部结构是怎样的？

一、电子的发现

1879

年，克鲁克斯

(

英

)

以实验说明阴极射线是带电粒子，为电子的发现奠定基础。

1883

年，法拉第

(

英

)

提出电解定律，据此推得：

1

mol

任何原子的单价离子均带有相同的电量。由此可联想

到电荷存在最小的单位。

1881

年，斯通尼

(

英

)

提出用“电子”这一名子来命名这些电荷的最小单位。

1897

年，

汤姆逊

（

son

J.J.T

hom

，

1856-1940

，

英，

15

岁进入欧文学院读书，

20

岁进入剑桥三一学院学习，