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      原子結(jié)構(gòu)和能級排布特點(diǎn)的講授

      2016-06-16 01:39:39楊紅海南師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院海南海口571158
      新絲路(下旬) 2016年4期
      關(guān)鍵詞:原子核

      楊紅(海南師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院 海南??凇?71158)

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      原子結(jié)構(gòu)和能級排布特點(diǎn)的講授

      楊紅(海南師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院海南???71158)

      摘要:原子的發(fā)光機(jī)制、光譜、原子之間以及原子與激光的作用規(guī)律,使得人們對物質(zhì)本質(zhì)有了更深刻的認(rèn)識。這些研究主要依賴于原子結(jié)構(gòu)和能級排布特點(diǎn)?,F(xiàn)有教材對這兩部分知識的講解是分開的,本文將這兩個(gè)知識點(diǎn)相結(jié)合進(jìn)行講授。

      關(guān)鍵詞:原子核;電子軌道;電子躍遷;能級結(jié)構(gòu)

      【DOI】10.19312/j.cnki.61-1499/c.2016.04.067

      原子物理學(xué)能夠深入、具體的揭示物體的本質(zhì)規(guī)律。作者近年來從事《原子物理學(xué)》的教學(xué)工作,深知原子的結(jié)構(gòu)和能級排布是這門課程的核心,下面將兩個(gè)知識點(diǎn)做具體的分析。

      一、原子的結(jié)構(gòu)的講授

      1.實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

      人們設(shè)想了兩種結(jié)構(gòu)的原子模型,一種是棗糕式,認(rèn)為正電部分均勻分布,電子鑲嵌在其中;一種是核式結(jié)構(gòu)[1],即正電荷集中在原子中心,電子圍繞原子核運(yùn)動。那么,正負(fù)電荷到底是如何分布的呢?盧瑟福的α粒子散射實(shí)驗(yàn)清楚地解釋了這一問題。利用一個(gè)鉛塊帶有非常窄的狹縫,內(nèi)裝有α粒子源,通過狹縫被發(fā)射并打到鉑的薄膜上,放大鏡上涂有熒光物ZnS,可旋轉(zhuǎn)任意角度θ接收被散射的α粒子。觀察到,大多數(shù)粒子發(fā)生小角度散射(平均2-3度),少數(shù)粒子(約1/8000)偏轉(zhuǎn)角大于90度,其中有接近180度的。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以推斷,α粒子受到鉑原子帶正電部分的庫侖斥力要遠(yuǎn)大于帶負(fù)電部分產(chǎn)生的引力作用。所以原子的結(jié)構(gòu)不可能是棗糕式。為了更清楚的解釋實(shí)結(jié)果,下面將在理論上做具體的分析。

      2.理論分析

      二、原子能級排布特點(diǎn)

      1.電子的運(yùn)動情況

      2.電子的自旋和軌道運(yùn)動相互作用

      三、所學(xué)內(nèi)容怎樣拓展到研究生階段

      四、總結(jié)

      原子物理學(xué)能夠從物質(zhì)的最根本出發(fā),即原子的結(jié)構(gòu)、電子以及原子核的運(yùn)動狀態(tài)等,因而能夠從本質(zhì)上解釋相關(guān)的物理現(xiàn)象。本文先論證了原子的核式結(jié)構(gòu)模型;然后,再分析電子圍繞原子核的軌道運(yùn)動以及與自旋運(yùn)動的相互作用產(chǎn)生附加能量,使單一能級分裂;最后,考慮核自旋帶來的附加能量使得能級劃分更加精細(xì),同時(shí)又給出了原子在強(qiáng)磁場的作用下,能級再次分裂的情況。這樣可以清晰的展現(xiàn)出原子能級結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),便于我們認(rèn)識和研究物質(zhì)以及物質(zhì)間的相互作用等問題。

      參考文獻(xiàn):

      [1]《原子物理學(xué)》褚圣麟,高等教育出版社,1979年6月。

      [2]《原子物理學(xué)》楊福家,高等教育出版社,1985年8月。

      [3] Daniel A. Steck ‘Rubidium 87 D Line data’ 87 Rb Physical and optical properties 2001.

      [4] Daniel A. Steck ‘Rubidium 85 D Line data’ 85 Rb Physical and optical properties 2001.

      基金項(xiàng)目:海南省自然科學(xué)基金(項(xiàng)目編號20151005,20151015)

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