近代物理概論

2022-12-27 23:00:03 字數 4614 閱讀 6767

1、什麼是量子物理學?

量子物理學包含兩個層次:乙個是原子層次的物質理論:量子力學,正是它我們才能理解和操縱物質世界;另乙個是量子場論,它在科學中起到乙個完全不同的作用。

2、什麼是量子力學?

量子力學(quantum mechanics)是研究微觀粒子的運動規律的物理學分支學科,它主要研究原子、分子、凝聚態物質,以及原子核和基本粒子的結構、性質的基礎理論,它與相對論一起構成了現代物理學的理論基礎。

3、經典物理在原子光譜面前是怎樣失效的?

為了解釋氫原子的線光譜,必須研究氫原子的結構,如果從盧瑟福的原子核式模型出發,那麼根據經典電動力學,電子的旋轉將引起電磁輻射。因此,電子的軌道半徑會越來越小,最後掉入核裡,正負電荷中和,原子發生坍縮,可以證明在這一過程中,電子的旋轉頻率不斷增加,輻射的波長也相應地連續改變,那麼原子光譜應是連續譜。可是實驗現象卻不是這樣,經典物理在原子光譜面前失效了。

4、為了解釋氫原子光譜的實驗事實,玻爾提出了哪三條基本假設?

1). 定態假設:電子繞核作圓周運動時,只在某些特定的軌道上運動,在這些軌道上運動時,雖然有加速度,但不向外輻射能量,每乙個軌道對應乙個定態,而每乙個定態都與一定的能量相對應;

2). 頻率條件:電子並不永遠處於乙個軌道上,當它吸收或放出能量時,會在不同軌道間發生躍遷,躍遷前後的能量差滿足頻率法則;

3). 角動量量子化假設:電子處於上述定態時,角動量l=mvr是量子化的.

什麼是光電效應?

光照射到金屬上,引起物質的電性質發生變化。這類光變致電的現象被人們統稱為光電效應。

5、光電效應具有哪些實驗規律?

1). 每一種金屬在產生光電效應時都存在一極限頻率(或稱截止頻率),即照射光的頻率不能低於某一臨界值。相應的波長被稱做極限波長(或稱紅限波長)。當入射光的頻率低於極限頻率時,無論多強的光都無法使電子逸出。

2). 光電效應中產生的光電子的速度與光的頻率有關,而與光強無關。

3).光電效應的瞬時性。實驗發現,即幾乎在照到金屬時立即產生光電流。響應時間不超過十的負九次方秒(1ns)。

4). 入射光的強度只影響光電流的強弱,即只影響在單位時間單位面積內逸出的光電子數目。在光顏色不變的情況下,入射光越強,飽和電流越大,即一定顏色的光,入射光越強,一定時間內發射的電子數目越多。

6、什麼是波函式的統計解釋?

波函式模的平方代表某時刻t在空間某點(x,y,z)附近單位體積內發現粒子的概率,即|| 2 代表概率密度。

7、什麼是德布羅意波統計解釋?

1. 從粒子的觀點看,衍射圖樣的出現,是由於電子不均勻地射向照相底片各處形成的,有些地方電子密集,有些地方電子稀疏,表示電子射到各處的概率是不同的,電子密集的地方概率大,電子稀疏的地方概率小。

2. 從波動的觀點來看,電子密集的地方表示波的強度大,電子稀疏的地方表示波的強度小,所以,某處附近電子出現的概率就反映了在該處德布羅意波的強度。對電子是如此,對其它粒子也是如此。

3. 普遍地說,在某處德布羅意波的振幅平方是與粒子在該處出現的概率成正比的。

8、什麼是經典波?什麼是德布羅意波?二者有何不同?

經典波包括機械波和電磁波,是巨集觀上主要顯示波性的波。

機械波——機械振動在空間的傳播

電磁波——由同相振盪且互相垂直的電場與磁場在空間中以波的形式移動,其傳播方向垂直於電場與磁場構成的平面,有效的傳遞能量和動量。

德布羅意波——是對微觀粒子運動的統計描述,它的振幅的平方表示粒子出現的概率,是概率波,這種微觀粒子的運動主要顯示粒性。

9、 什麼是自由粒子?

自由粒子是一種特殊的力學體系,它的動量、能量不隨時間和空間位置改變。

10、什麼是主量子數?

主量子數n是和能量有關的量子數。原子具有分立能級,能量只能取一系列值,每乙個波函式都對應相應的能量。氫原子以及類氫原子的分立值為:

en=-1/n*2×2.18×10*(-18)j,n 越大能量越高電子層離核越遠。主量子數決定了電子出現的最大機率的區域離核遠近,決定了電子的能量。

n=1,2,3,……;常用k、l、m、n……表示。

11、什麼是角量子數?

角量子數l是和能量有關的量子數。電子在原子中具有確定的角動量l,它的取值不是任意的,只能取一系列分立值,稱為角動量量子化。l=√l(l+1) ·(h/2π) ,l=0,1,2,……(n-1)。

l 越大,角動量越大,能量越高,電子雲的形狀也不同。l=0,1,2,……常用s,p,d,f,g 表示,簡單的說就是前面說的電子亞層。角量子數決定了軌道形狀,所以也稱未軌道形狀量子數。

s 為球型,p 為啞鈴型,d 為花瓣,f 軌道更為複雜。

12、什麼是磁量子數?

磁量子數m是和電子能量無關的量子數。原子中電子繞核運動的軌道角動量,在外磁場方向上的分量是量子化的,並由量子數m 決定,m 稱為磁量子數。對於任意選定的外磁場方向z,角動量l 在此方向上的分量lz 只能取一系列分立值,這種現象稱為空間量子化。

lz=m·h/2π,m=0,±1,±2……±l。磁量子數決定了原子軌道空間伸展方向,即原子軌道在空間的取向,s 軌道只有乙個方向(球),p 軌道有3 個方向,d 軌道5 個,f 軌道7 個……。l 相同,m 不同即形狀相同空間取向不同的原子軌道能量是相同的。

不同原子軌道具有相同能量的現象稱為能量簡併。

13、什麼是自旋磁量子數?

粒子的自旋也產生角動量,其大小取決於自旋磁量子數(ms)。電子自旋角動量是量子化的其值為ls=√s(s+1) ·(h/2π) ,s= 1/2 ,s 為自旋量子數,自旋角動量的乙個分量lsz 應取下列分立值:lsz= ms(h/2π), ms=±1/2。

14、什麼是玻恩對波函式的統計詮釋?

波恩於2023年提出:波函式模的平方代表某時刻t在空間某點(x,y,z)附近單位體積內發現粒子的概率,即|| 2 代表概率密度。如果|| 2大,則電子出現機率大,因而電子出現的目也多,此處為衍射極大值處;反之,如果|| 2小,則電子出現機率小,電子出現的數目也少,此處為衍射極小值處。

15、什麼是拉莫爾進動?

磁矩在外磁場b中將受到力矩的作用,力矩將使磁矩u繞外磁場b的方向旋進,這種旋進成為拉莫爾進動。指電子、原子的磁矩、原子核在外部磁場作用下的進動。

16、為什麼氦原子的能級和光譜分為兩套?

因為氦有兩個電子,其總自旋角動量s可以取0或1,其多重態的重數2s+1=1或3,因此其光譜就有單重態和三重態,能級和光譜分成了兩套。

17、 對於多電子原子,什麼是l-s耦合?什麼是j-j耦合?

根據原子的向量模型,s1,s2合成 s,l1,l2合成l;最後l與s合成j,所以稱其為l-s耦合。根據原子的向量模型,s1,l1合成j1;s2,l2合成j2;最後j1與j2合成j,所以稱其為j-j耦合。

18、為什麼he原子的(1s1s)3s1態是不存在的?

因為he原子的(1s1s)3s1態的四個量子數n1=n2=1;l1=l2=0;ml1=ml2=0;ms1=ms2=±1/2, 即s1 和s2 是同向的,否則不能得到s=1,可是它已經違反了pauli不相容原理。所以這個狀態是不存在的。

19、各殼層和各支殼層中所能容納的最大電子數是多少?

殼層:nmax=2n*n 支殼層:(nl)max=2(2l+1)

20、簡述史特恩—蓋拉赫實驗,這個實驗說明了什麼?

簡述:裝置中的基態原子被加熱成蒸汽,以水平速度v通過狹縫s1s2.然後通過乙個不均勻的磁場,磁場方向沿著z軸變化。到達p點處。

說明:史特恩-蓋拉赫實驗**現偶數**的事實啟示人們,電子的軌道運動似乎不是全部的運動。換句話說,軌道磁矩應該只是原子總磁矩的一部分。

21、什麼是正常塞曼效應?什麼是反常塞曼效應?

把原子放入磁場中,其光譜線發生**,原來的一條譜線**成幾條的現象,被稱為塞曼效應。一般情況下,譜線**成很多成分,稱為反常塞曼效應。特殊情況下,譜線**成三種成分,稱為正常塞曼效應。

22、什麼是能級的第一次、第二次和第三次**?

由於附加能量以及l和s相互作用導致能級的第一次**;自旋磁矩u在原子內磁場中的附加能量引起能級第二次**;原子放入外磁場時,b與u的作用使原子又獲得附加能量,從而導致能級的第三次**

23、 什麼是拉波特定則?

將核外所有電子的角量子數相加,偶數對應偶性態,奇數對應奇性態, 因此,laporte 定則表述為:電子的躍遷只能發生在不同宇稱的狀態間,即電子的躍遷只能是偶性到奇性或奇性到偶性。

24、什麼是洪特定則?

1)由同一電子組態得到的各種能級中,多重數大的,亦即s值最大的,能級位置低; 2)由同一組態形成的同一s內,具有不同l值的能級中,l大的能級位置低;

3)同一組態得到的同l不同j的能級中, j小的能級低稱正常次序; j大的能級低 ,稱為倒轉次序;通常情況下,支殼層電子數少於半滿時取正常次序,等於或大於半滿時取倒轉次序。

25、求26號元素fe(鐵)的基態電子組態和基態原子譜項。

26、什麼是x射線?x射線的性質有哪些?

x射線:是非常短的電磁波。具有波粒二象性。電磁波的能量以光子的形式傳遞。

x射線的性質 :1)x射線能使照相底片感光;2)x射線有很大的貫穿本領;3)x射線能使某些物質的原子、分子電離;4)x射線是不可見光,它能使某些物質發出可見光的螢光;5)x射線本質上是一種電磁波,同此它具有反射、折射、衍射、偏振等性質。

27、x射線標識譜線狀譜的特徵有哪些?

1.激發管電壓特徵:每一條譜線對應一定的激發電壓,只有當管電壓超過激發電壓時才能產生相應的特徵譜線,且靶材原子序數越大其激發電壓就越高;

2.強度特徵:每個特徵射線都對應乙個特定的波長。管電流和管電壓的增加只能增強特徵x射線的強度,不能改變波長。

28、x射線連續譜的特徵有哪些?

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