Atomic Physics-Content

前言

一时起兴的开始,虽然写下来可能并无大用,但是记录的过程本身的确是能够督促我进行学习的,这里感谢吕才典老师和王至勇以及陈家航同学在某些问题上的答疑解惑。本人学术水平低下,如有谬误还望不吝赐教。

相关概念

  1. 道尔顿:原子质量单位;符号DalD。定义为:C12原子质量的112,即可近似为一个核子的质量。故:1D=1NAg.

  2. 阿伏伽德罗常数:NA,宏观与微观的桥梁。定义为1g物质所含的原子质量单位个数,约为6.022×1023mol1,故也可定义为1mol物质所含的物质的量的个数。在热力学中NA=Rκ.其中分子为普适气体常量,分母为玻尔兹曼常数。

  3. 电子:由JJ汤姆孙发现并测定质荷比[1],由密立根测定电荷大小并求出其质量。Principle of Millikan's oil drop experiment

  4. 原子大小的测定:通常根据晶体质量和晶体密度来计算。

  5. 微分截面σc(θ)代表发生散射的概率,单位是m2.微观世界的散射截面非常小,故又有单位靶恩(b)1b=1028m2;微分截面通常作为散射面积dσdΩ的比例因子。在宏观世界中没有任何意义,但由于微观世界中物理量的不可测性我们只能用概率论的方法进行相关研究。

  6. 原子核与原子的半径相差4-5个数量级。

  7. 热辐射:将铁块不断地加热,铁块会由常温状态变为发出暗红色的光变为橙色,而后黄白色最后蓝白色,这种与温度有关的电磁辐射称为热辐射。任何物体都有热辐射,且热辐射光谱是一个连续谱:低温物体辐射红外线,炽热物体辐射可见光,高温物体辐射紫外线……

  8. 黑体:维恩设计了一个能完全吸收各种电磁波的理想模型——绝对黑体

  9. 平衡热辐射:加热一物体,若物体所吸收的能量等于在同一时间内辐射的能量,则物体的温度恒定。这种温度不变的热辐射称之为平衡热辐射。

  10. 驻波:为两个波长周期频率波速皆相同的正弦波相向行进干涉而成的合成波。与行波不同,驻波的波形无法前进,因此无法传播能量,故名之。

  11. 德布罗意关系:p=k,ε=ω.k为波矢。

  12. e24πε0=1.44fmMeV=es2

  13. 原子实:原子除去最外层电子和原子核后剩下的部分。


课程目录

第一节:原子结构模型

第二节:原子的核式结构模型

第三节:Bohr 的氢原子模型

第四节:量子力学初步——波粒二象性

第五节:波函数及其意义

第六节:薛定谔方程

第七节:一维定态问题

第八节:力学量和算符

第九节:库仑力场下的薛定谔方程

第十节:氢原子的量子模型

第十一节:电子自旋和原子能级的精细结构

第十二节:自旋-轨道角动量耦合

第十三节:氢原子能级的精细结构修正

第十四节:碱⾦属的能级与光谱

第十五节:塞曼效应

第十六节:多电子原子的能级和光谱

第十七节:跃迁规则与全同性原理

第十八节:原子的壳层结构和元素周期律


附录

原子结构模型

狄拉克算符

相对论关系

傅里叶变换下的坐标空间

分离变量法

量子力学的五个基本原理


  1. 使用阴极射线管测量电子在磁场中的偏转进而测量比荷;考夫曼曾在实验中测得速度越大,电子的比荷越小,后根据相对论得到解释:m=m01v2C2其中m0为其静止质量。 ↩︎