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量子物理习题课【PPT】
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原子结构玻尔理论
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··········
··········
电子的发现Joseph John Thomson
1906年获 诺贝尔 物理奖 1. 核力作用与电荷无关 2. 核力为短程力 3. 核力具有饱和性 中子在原子核外并不稳定，一个核外的自由中子的平均寿命约为19分钟，它将衰变为一个质子、一个电子和一个反中微子(
)因此自由中子是有放射性的。 质子、中子统称为核子。 海森伯认为它们是核子的两个不同状态，核内中子质子间可互相转化 质子1.007276u是电子的1836.1倍；中子1.008665u是电子的1838.1倍。 质子中子两者质量略有差异： 质量数A = 核内总核子数 整个原子呈电中性：
? 质子数 = 核外电子数 核的符号标记：
原子核由Z个质子和
个中子构成。是一种什么力使质子与质子，质子与中子，中子与中子紧紧地束缚在一起？ 是电磁力？ 不是！质子带正电，在
的线度范围内，斥力是很大的。中子又不带电。不可能是电性力使质子与中子聚集成原子核； 是万有引力？ 更不是！万有引力太小，它仅是电磁力的
。研究发现，是一种叫作核力的强相互作用力。 (1) 核素(nuclide) 有关核物理的几个概念名词 具有确定数目的质子和中子的原子核——核素 质子数Z相同而中子数N不同的各核素统称为某元素的同位素； 两不同核素：
、 质量数A相同、质子数Z不同 质子数Z相同、中子数N不同 (2) 同位素(isotopes) 有的核素没有同位素，如： 同位素在自然界中存在的含量比例一般不同。 同位素中各核素天然含量的百分比称为同位素丰度
18O 99.756％
0.205％ 中子数N 相同而质子数Z不同的核素——同中异荷素 (3) 同中异荷素(isotones) 如： (4) 同量异位素(isobars) 核子数A 相同而质子数Z不同的核素——同量异位素 如：
(5) 同质异能素(isomers) 原子核组成相同但能量状态不同的一类核素——同质异能素 其表示方法是在核素符号的质量数A之后加写m 锶和钇 锆和铌 (m代表高激态)是
的同质异能素 同质异能素具有相同的质子数和中子数，只是能量状态不同，与激发态在本质上并无区别！
(6) 偶偶核、奇奇核及奇A核 质子数Z和中子数N 都是偶数的核称为偶偶核 核子数A 是奇数的原子核称为奇A核 质子数Z和中子数N都是奇数的核，称为奇奇核
又可分为两类：Z偶N奇的核称为偶奇核，如：
而Z奇N偶的核称为奇偶核 2700多种核素：一类天然的(280多种稳定，60多种有天然放射性)另一类是人工放射性核素(有2300多种)。理论预言有5000种核素。 原子核具有自发进行的放射性衰变，反映了原子核的不稳定性。 为了研究原子核的不稳定性，寻找不稳定性与核所包含的质子数和中子数的关系，将核素都标在核素图(chart of nuclides )上 核素图以质子数Z为纵坐标、以中子数N为横坐标。
从核素图上看到，稳定的核素都分布在一个狭长的带状区域内，通过这狭长带状区域中心可画一条光滑曲线，这条曲线称为 ?稳定线(?-stability line) 。
?稳定线及其附近的这个狭长的带状区域称为核素的稳定区。 ?稳定线起始段与N=Z的直线相重合(1:1)；随着核子数增多偏向N&Z方向(1.3:1)。
在?稳定线的起始段，曲线走向满足N=Z，
在轻核中，中子数与质子数相等核才趋于稳定。
上侧区域是缺中子的核素区，具有
放射性(包括电子俘获)或放射质子；下侧的区域是丰中子核素区，具有
放射性或放射中子。这两个区域的核素经衰变后转变为更靠近?稳定线的核素。
随着Z的增大，由于质子间库仑作用，?稳定线向N&Z的方向偏离。
随着Z增大，库仑力比核力增加得更快，为保持核稳定，必须靠更多中子提供更大的核力来抵消库仑力的排斥作用。稳定核素的中子数比质子数增加得更快。
当Z增大到一定程度，稳定核素不再存在；Z再增大，连长寿命放射性核素也不能存在了，已知核素区就逐渐终止了。核力已不能克服质子间的库仑作用将原子核结合成一个紧密的实体。
二、原子核的电荷、质量和半径 1、原子核的电荷 带电性是原子核的一个重要特征。 ① ?散射实验证实，原子核都带有正电荷，而且是电子电荷的整数倍。② 也可以由原子的电中性推出： 核电荷Q = +Ze，e 是电子电量的绝对值 核电荷数 = 核外电子数 =
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要把基态(n=1)的氢原子激发到n=2的能级上,需要供给电子多大的能量?如果用电磁波来供给这个能量,它的波长应符合什么条件?属于哪个波段?
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E1=-13.6eVE2=E1/n平方=-3.40eVE=E2-E1=10.2eV 电子能量hv=E 或大于剩下的自己算吧
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已知氢原子处于基态时，原子的能量E1=－13.6 eV，电子的轨道半径为r1=0.53×10-10 m；而量子数为n的能级值为，半径．试问（结果保留两位有效数字）：（1）若要使处于n=2的激发态的氢原子电离，至少要用频率多大的光照射氢原子？（2）氢原子处于n=2能级时，电子在轨道上运动的动能和电子的电势能各为多少？（静电力常量k=9×109 N·m2/C2，电子电荷量e=1.6×10-19 C，普朗克常量h=6.63×10-34 J·s）
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练习册系列答案
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氢原子光谱中,巴耳末公式中的n表示量子数,即第几电子层,而氢原子只有一个电子层呀?为什么说中有n=1时的一张氢原子电子云,又有一张n=2的氢原子电子云
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从经典物理上理解方便一些,你可以把原子理解为是一个原子核带着一系列看不见的轨道,每一个轨道对应一个能级,用一组正整数来标示这些轨道和能级,就是你说的n.电子被安排在这些分立的轨道上.对于氢原子来说,虽然只有一个电子,但是这个电子可以处在不同的轨道上,比如处于离原子核最近的轨道,这一轨道被标示为n＝1.而在第二条轨道上时（标示为n＝2）,电子又会有几种不同的状态,这个中学物理是不讲的,要到大学里才讲.所以书上才说那张n＝2的电子云是几种可能情况中的一种.你所讲的“只有一个电子层”只是指的电子处于n＝1状态,实际上供它选择的状态多着呢.
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