1樓：高老莊
原子和原子核
一、原子結構：
1、電子的發現和湯姆生的原子模型：
（1）電子的發現：
2023年英國物理學家湯姆生，對陰極射線進行了一系列的研究，從而發現了電子。
電子的發現表明：原子存在精細結構，從而打破了原子不可再分的觀念。
（2）湯姆生的原子模型：
2023年湯姆生設想原子是乙個帶電小球，它的正電荷均勻分布在整個球體內，而帶負電的電子鑲嵌在正電荷中。
2、 粒子散射實驗和原子核結構模型
（1） 粒子散射實驗：2023年，盧瑟福及助手蓋革完成
現象：a. 絕大多數 粒子穿過金箔後，仍沿原來方向運動，不發生偏轉。
b. 有少數 粒子發生較大角度的偏轉
c. 有極少數 粒子的偏轉角超過了90度，有的幾乎達到180度，即被反向彈回。
（2）原子的核式結構模型：
由於粒子的質量是電子質量的七千多倍，所以電子不會使 粒子運動方向發生明顯的改變，只有原子中的正電荷才有可能對 粒子的運動產生明顯的影響。如果正電荷在原子中的分布，像湯姆生模型那模均勻分布，穿過金箔的 粒了所受正電荷的作用力在各方向平衡， 粒了運動將不發生明顯改變。散射實驗現象證明，原子中正電荷不是均勻分布在原子中的。
2023年，盧瑟福通過對 粒子散射實驗的分析計算提出原子核式結構模型：在原子中心存在乙個很小的核，稱為原子核，原子核集中了原子所有正電荷和幾乎全部的質量，帶負電荷的電子在核外空間繞核旋轉。
原子核半徑小於10-14m，原子軌道半徑約10-10m。
3、玻爾的原子模型
（1）原子核式結構模型與經典電磁理論的矛盾（兩方面）
a. 電子繞核作圓周運動是加速運動，按照經典理論，加速運動的電荷，要不斷地向周圍發射電磁波，電子的能量就要不斷減少，最後電子要落到原子核上，這與原子通常是穩定的事實相矛盾。
b.電子繞核旋轉時輻射電磁波的頻率應等於電子繞核旋轉的頻率，隨著旋轉軌道的連續變小，電子輻射的電磁波的頻率也應是連續變化，因此按照這種推理原子光譜應是連續光譜，這種原子光譜是線狀光譜事實相矛盾。
（2）玻爾理論
上述兩個矛盾說明，經典電磁理論已不適用原子系統，玻爾從光譜學成就得到啟發，利用蒲朗克的能量量了化的概念，提了三個假設：
①定態假設：原子只能處於一系列不連續的能量狀態中，在這些狀態中原子是穩定的，電子雖然做加速運動，但並不向外在輻射能量，這些狀態叫定態。
②躍遷假設：原子從乙個定態（設能量為e2）躍遷到另一定態（設能量為e1）時，它輻射成吸收一定頻率的光子，光子的能量由這兩個定態的能量差決定，即 hv=e2-e1
③軌道量子化假設，原子的不同能量狀態，跟電子不同的執行軌道相對應。原子的能量不連續因而電子可能軌道的分布也是不連續的。即軌道半徑跟電子動量mv的乘積等於h/2 的整數倍，即：
軌道半徑跟電了動量mv的乘積等於h/ 的整數倍，即
n為正整數，稱量數數
（3）玻爾的氫子模型：
①氫原子的能級公式和軌道半徑公式：玻爾在三條假設基礎上，利用經典電磁理論和牛頓力學，計算出氫原子核外電子的各條可能軌道的半徑，以及電子在各條軌道上執行時原子的能量，（包括電子的動能和原子的熱能。）
氫原子中電子在第幾條可能軌道上運動時，氫原子的能量en，和電子軌道半徑rn分別為： en=e1/n,rn=n²r1,n∈n.
其中e1、r1為離核最近的第一條軌道（即n=1）的氫原子能量和軌道半徑。即：e1=－13.6ev, r1=0.53×10-10m(以電子距原子核無窮遠時電勢能為零計算)
②氫原子的能級圖：氫原子的各個定態的能量值，叫氫原子的能級。按能量的大小用圖開像的表示出來即能級圖。
n=∞ 0
n=4 -0.85ev
n=3 -1.5ev
n=2 -3.4ev
n=1 -13.6ev
其中n=1的定態稱為基態。n=2以上的定態，稱為激發態。
二、原子核
1、天然放射現象
（1）天然放射現象的發現：2023年法國物理學，貝克勒耳發現鈾或鈾礦石能放射出某種人眼看不見的射線。這種射線可穿透黑紙而使照相底片感光。
放射性：物質能發射出上述射線的性質稱放射性
放射性元素：具有放射性的元素稱放射性元素
天然放射現象：某種元素白髮地放射射線的現象，叫天然放射現象
天然放射現象：表明原子核存在精細結構，是可以再分的
（2）放射線的成份和性質：
成 份 組 成 電離作用 貫穿能力
α 射 線 氦核組成的粒子流 很 強 很 弱
β 射 線 高速電子流 較 強 較 強
γ射 線 高頻光子 很 弱 很 強
2、原子核的衰變：
（1）衰變：原子核由於放出某種粒子而轉變成新核的變化稱為衰變在原子核的衰變過程中，電荷數和質量數守恆
α衰變：電荷數減少2，質量數減少4
β衰變：電荷數增加1，質量數不變
γ射線是伴隨 衰變放射出來的高頻光子流
在 衰變中新核質子數多乙個，而質量數不變是由於反映中有乙個中子變為乙個質子和乙個電子。
（2）半衰期：放射性元素的原子核的半數發生衰變所需要的時間，稱該元素的半衰期。
一放射性元素，測得質量為m,半衰期為t，經時間t後，剩餘未衰變的放射性元素的質量為m，m=mo(1/2)^(t/τ).
3、原子核的人工轉變：原子核的人工轉變是指用人工的方法（例如用高速粒子轟擊原子核）使原子核發生轉變。
（1）質子的發現：2023年，盧瑟福用 粒子轟擊氦原子核發現了質子。
（2）中子的發現：2023年，查德威克用 粒子轟擊鈹核，發現中子。
4、原子核的組成和放射性同位素
（1）原子核的組成：原子核是由質子和中子組成，質子和中子統稱為核子
在原子核中：
質子數等於電荷數
核子數等於質量數
中子數等於質量數減電荷數
（2）放射性同位素：具有相同的質子和不同中子數的原子互稱同位素，放射性同位素：具有放射性的同位素叫放射性同位素。
三、核能：
1、核能：核子結合成的子核或將原子核分解為核子時，都要放出或吸收能量，稱為核能。
2、質能方程：愛因斯坦提出物體的質量和能量的關係：
e=mc² ——質能方程
3、核能的計算：在核反應中，及應後的總質量，少於反應前的總質量即出現質量虧損，這樣的反就是放能反應，若反應後的總質量大於反應前的總質量，這樣的反應是吸能反應。
吸收或放出的能量，與質量變化的關係為： δe=δm·c²
4、釋放核能的途徑——裂變和聚變
（1）裂變反應：
①裂變：重核在一定條件下轉變成兩個中等質量的核的反應，叫做原子核的裂變反應。
②鏈式反應：在裂變反應用產生的中子，再被其他鈾核浮獲使反應繼續下去。
鏈式反應的條件：
③ 裂變時平均每個核子放能約1mev能量
1kg 全部裂變放出的能量相當於2500噸優質煤完全燃燒放出能量
（2）聚變反應：
①聚變反應：輕的原子核聚合成較重的原子核的反應，稱為聚變反應。
②平均每個核子放出3mev的能量
③聚變反應的條件；幾百萬攝氏度的高溫
高分討論原子物理的若干問題（高中生勿進）
2樓：匿名使用者
參考資料;1,原子物理
學 楊福家 第三版 高等教育出版社
2,原子物理學 陳巨集芳 科學出版社
3,原子物理學 褚聖麟 高等教育出版社
1 什麼叫電子組態？為什麼電子組態確定後，原子的狀態還會有若干個？
兩個價電子的原子，這兩個價電子可以處在各種狀態，合成電子組態
一種組態中的點個電子由於相互作用可以形成不同的原子態。
2 什麼叫l-s耦合？什麼叫j-j耦合？它們反映了原子內部什麼性質的相互作用？
軌道總角動量和自旋總角動量合成總角動量，即l+s=j，這種耦合過程為ls耦合。ls耦合表示每個電子自身的自旋與軌道運動之間的相互作用比較弱，這時主要的耦合作用發生在不同電子之間。同理j1+j2=j的叫jj耦合，表示不同電子之間的耦合作用比較弱。
3 什麼叫能級的多重性？為什麼在l-s耦合中統一用2s+1決定？譜線的多重性又由什麼決定？
即存在多個態對應乙個能級.2s+1表示自旋,自旋的值為正負1/2譜線的多重性與自旋有關.
4 什麼叫電子的量子態？什麼叫同科電子？什麼叫亞穩態?
分別是n（殼層），l（軌道），lz（磁量子數m），s（自旋）來表示電子的狀態叫電子的量子態。
n和l二量子數相同的電子稱為同科電子。
某些物質由於其原子內部結構的特殊性,在它們所具有的許多高能態中有少數幾個壽命較長的能態。
5 對於氦原子，指出下列那些組態不存在，並說明理由，對存在的組態列出由低能態到高能態的次序，並指出基態:1s1s, 1s2s, 1s2p,2s2s, 2s2p, 3s3s, 3s**, 3s3d, **3d
1s1s, 1s2s, 1s2p
6 氦及週期系第二族元素原子的光譜有何規律性？
7 試述洪特定則及朗德間隔定則，它們的應用條件是什麼？
洪特定則：對於乙個給定的電子組態形成的一組原子態，當某原子態具有的s最大時，它處於的能級位置最低；對同乙個s，又以l值大的為最低。
朗德間隔定則：在三重太中，一對相鄰的能級之間的間隔與兩個j值中較大的那個值成正比。
適用條件都是ls耦合條件。
8 多電子原子光譜的一般規律有哪些？
光譜和能級的位移律
多重性的交替律
9 按週期表順序排列的元素，其性質呈現週期性變化的原因是什麼?
最外層電子數呈週期性變化
10 描述電子狀態的四個量子數（ n,l,ml,ms）或（n,l,j,mj）的物理意義是什麼？
n主量子數，l角量子數，ml軌道磁量子數，ms自旋磁量子數
11 電子在原子內填充時，所遵循的基本原理是什麼？
能量最低原理
12 在推求原子基態光譜項時，滿主殼層和滿支殼層的角動量可以不考慮，為什麼？
ml 和ms總是正負成對出現的，因此，整個閉合殼層的次量子數ml，ms必定等於零，由於ml,ms都只存在於等於零的乙個狀態，因此l和s只能都為零，由於每個閉合支殼層的角動量為零，那麼乙個閉合主殼層的角動量也必然為零因此在考慮原子的角動量時，只要計及未閉合殼層中電子的角動量就可以了。
13 元素週期表中，第二和第三週期中都含有8種元素，第四和第五週期都含有18種元素，其原因是什麼?
電子殼層填充
14 原子的3d支殼層按泡利原理一共可以填多少電子？為什麼？
2（2l+1），這裡l=2，共可以填10個
15 x 射線標識譜與原子光譜有什麼區別，其原因何在？
標識譜由譜線構成，原子光譜由能級躍遷形成。
16 試說明x射線的連續譜和線狀譜產生的機制？
連續譜是電子在靶上被減速而產生，線狀譜由具有各別波長的譜線構成
17 軔致輻射與陽極材料無關，而標識輻射與陽極材料有關，原因何在？
軔致輻射是當帶電粒子與原子相碰撞，發生減速時伴隨產生的輻射，與材料無關
標識輻射由電子內層躍遷產生，每種材料原子躍遷不通，因此跟材料有關。
一道原子物理題，求原子物理學習題答案
對於原子中兩個電子都處於激發態的情形是很少的，一般沒有特別指出，都是指只有乙個電子被激發。所以可以存在的有1s1s,1s2s,1s2p三種。由低能態到高能態的次序就是1s1s,1s2s,1s2p。至於其他的態是否一定不存在，不好判斷。表面上看似乎都沒有違背pauli不相容原理。我是科大粒子物理和核物...
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