高中物理竞赛光学原子物理学教程 第二讲物理光学 第一讲 原子物理 第一讲 原 子 物 理 自1897 年发现电子并确认电子是原子的组成粒子以后，物理学的中心问题就是探索原子内部的奥秘，经过众多科学家的努力，逐步弄清了原子结构及其运动变化的规律并建立了描述分子、原子等微观系统运动规律的理论体系——量子力学。本章简单介绍一些关于原子和原子核的基本知识。 §1.1 原子 1．1 ．1 、原子的核式结构 1897 年，汤姆生通过对阴极射线的分析研究发现了电子，由此认识到原子也应该具有内部结构，而不是不可分的。1909 年，卢瑟福和他的同事以α粒子轰击重金属箔，即α粒子的散射实验，发现绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进，但有少数发生偏转，并且有极少数偏转角超过了90°，有的甚至被弹 回 ，偏转几 乎 达 到 180°。 1911 年，卢瑟福为 解 释 上 述实验结果 而提 出 了原子的核式结构学说 ，这 个 学说 的内容 是： 在 原子的中心有一个 很 小 的核，叫 原子核，原子的全 部正 电荷 和几 乎 全 部质 量都 集 中在 原子核里 ，带 负 电的电子在 核外 的空 间 里 软 核旋 转，根 据 α粒子散射的实验数据 可估 计 出 原子核的大小 应在10-14nm 以下 。 1、1 ．2 、氢 原子的玻 尔 理论 1、核式结论模 型 的局 限 性 通过实验建立起 来的卢瑟福原子模 型 无 疑 是正 确的，但它 与 经典 论发生了严 重的分歧 。电子与 核运动会 产 生与 轨 道 旋 转频 率 相 同的电磁 辐 射，运动不停 ，辐 射不止 ，原子能 量单调 减 少，轨 道 半 径 缩 短 ，旋 转频 率 加 快 。由此可得 两 点 结论： ① 电子最 终 将 落 入 核内，这 表 明 原子是一个 不稳 定 的系统； ② 电子落 入 核内辐 射频 率 连 续 变化的电磁 波 。原子是一个 不稳 定 的系统显 然 与 事实不符 ，实验所 得 原子光谱 又 为 波 长 不连 续 分布 的离 散光谱 。如 此尖 锐 的矛 盾 ，揭 示 着 原子的运动不服 从 经典 理论所 表 述的规律。 为 解 释 原子的稳 定 性 和原子光谱 的离 经叛 道 的离 散性 ，玻 尔 于1913 年以氢 原子为研究对象 提 出 了他的原子理论，虽 然 这 是一个 过渡 性 的理论，但为 建立近 代 量子理论迈出 了意 义 重...
