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1、黑体辐射本领黑体辐射本领:在单位时间从黑体的单位表面积上辐射出去的波长在 附近波长范围内的 能量大小光谱德布罗意波德布罗意波：又称物质波，是概率波，指空间某点某时刻可能出现的几率，其中概率的大 小受波动规律的支配 波粒二象性波粒二象性：是指某物质同时具备有波的特性及粒子的特性其中 E=hv,波长 =p/h. 不确定性关系不确定性关系：x.p=h/4pi 粒子在客观上不能同时具备有确定的坐标与相应的动量t.E=h/4pi 粒子在客观上不能同时具备有确定的时间与相应的能量 态叠加原理态叠加原理：波的叠加性与波函数完全描述一个体系的量子态的概念。例如描述两个量 子态，1 和 2 的叠加，=c1.1+
2、c2.2 并不形成新的状态。假如体系处 在 1 描述下的体系测量某力学量 B 所测结果是 1。在 2 描述下的体系 测量所测结果是 2，在 描述的状态下测量 B 的结果决不是 1，2 之 外的新数值，可能是 1 也可能是 2，但哪个不可肯定。是 1 与 2 概 率是肯定的。分别是c12与c22 拉莫尔进动拉莫尔进动：在均匀外磁场 B 中，一个高速旋转的的磁矩并不向 B 的方向靠拢，而是以一 定的角速度 W 绕 B 做进动，W 的方向与 B 一致 赛曼赛曼 Zeeman 效应效应：一条谱线（hv）在外磁场作用下一分为三，彼此之间间隔相同，且间 隔值为 B.B(只有电子数数目为偶数并形成独态的原子
3、才能有正常的塞曼效 应)hv=hv+B.B,0,-B.B正常的塞曼效应：一条谱线（hv）在外磁场作用下分裂数目不是 3 个，间隔 也是不尽相同。 帕邢帕邢-巴克效应巴克效应（paschen-back）:在强磁场时，自旋，轨道角动量分别绕外场进动，它们不 在合成 J，实验上观察不到反常塞曼效应，而是重新表现为正常的塞曼效应， 也就是说谱线的多重分裂会重新表现为三重分裂 。 兰兰姆姆移移位位（Lamg shift） Lamb 和 Retherford 用射频波谱的方法发现氢原子的 2S（1/2）和 2P（1/2）能级并不是完美的吻合，而是存在着一个能级差，这个就是著 名的兰姆移位（ Lamb sh
4、ift 斯斯塔塔克克（stark）效效应应 原子或分子在外电场作用下能级和光谱发生分裂的现象。具体地讲，就是 在电场强度约为 100 万伏/厘米时，原子发射的谱线的图案是对称的，其莱曼系 nn=1 巴耳末系 nn=2 帕邢系 nn=3主线系(principal series) np2s 这是根据 L=-+1 得到 锐线系(sharp series) ns2p（第二辅助线）漫线系(diffuse series) nd2p（第一辅助线）柏格曼线系(bergmann series) nf3d间隔大小与电场强度成正比。电电子子顺顺磁磁共共振振 （EPR）电子自旋共振（ ESR）electron par
5、amagnetic reason/electron spin resonance电子是带负电荷的一种基本粒子，它能进行两种运动；一种是在围绕原 子核的轨道上运动，另一种是对通过其中心的轴所作的自旋。由于电子的 运动产生力矩，在运动中产生电流和磁矩。在外加恒磁场H 中，电子磁 矩的作用如同细小的磁棒或磁针，由于电子的自旋量子数为1/2，故电子 在外磁场中只有两种取向：一与 H 平行，对应于低能级，能量为 -1/2gH；一与 H 逆平行，对应于高能级，能量为 +1/2gH，两能级之 间的能量差为 gH。若在垂直于 H 的方向，加上频率为 v 的电磁波使恰 能满足 hv=gH 这一条件时，低能级的电
6、子即吸收电磁波能量而跃迁到 高能级，此即所谓电子顺磁共振。核核磁磁共共振振（NMR）nuclear magnetic resonance具有磁距的原子核在高强度磁场作用下，可吸收适宜频率的电磁辐射，由 低能态跃迁到高能态的现象。L-S 耦耦合合 两个电子自旋之间作用很强，两个电子的轨道运动之间作用也很强，那么 两个自旋运动就要合成一个总的自旋运动，即s1+s2=S，同样两个轨道 角动量也要合成一个轨道总角动量，即l1+l2=L,然后轨道总角动量再和 自旋总角动量合成一个总角动量，即S+L=J.由于最后是 S 和 L 合成 J， 故称此种耦合过程叫做 L-S 耦合 J-J 耦耦合合 电子的自旋同
7、自己的轨道角动量运动相互作用比其他几种要强，这时电子的自 旋角动量和轨道角动量要先合成各自的总角动量，即s1+l1=j1和 s2+l2=j2,然 后两个电子的总角动量有合成原子的总角动量，即j1+j2=J。这种耦合方式就 成为 j-j 耦合 选选择择定定则则 selection rule选择定则是确定原子光谱结构的重要规律。选择定则可以从量子力学推导出来， 它是角动量守恒定律和宇称守恒定律的结果。在j-j 耦合的选择定则是量子 数满足 j0,1，J0，1（除去 J0J0） ；多电子原子（ L-S 耦合）的选择定则是为奇性态为偶性态，以及量子数满足S0，L0，1 ，J0，1（除去 J0J0） 泡
8、泡利利不不相相容容原原理理 （paulis exclusion principle） 在一个原子中不可能有两个或两个以上的的点在具有完全相同的四个量 子数（n,l,ml,ms）,即原子中的每一个状态只能容纳一个电子 同同科科电电子子（ equivalent electron） 原子学中用五个量子数表示原子态： n，l，s，ml，ms。其中 n 为主量子数， l 为角量子数， s 为自旋量子数， ml 为轨道取向量子数， ms 为自旋取向量 子数。在同一个原子中， n，l 均相同的电子称为 同同科科电电子子。 洪洪特特定定则则（ hunds rules）对于一个给定的电子组态形成的一组原子态，总
9、自旋量子数S 最大的能量 最低，总自旋量子数 S 相同时，总角量子数 L 最大的能量最低。 附加规则： 对于同一支壳层的同颗电子，如果电子数不足或等于满壳层电子数的一半，总 角量子数 l 越小能级越低，称为正常次序；如果电子数超过满壳层电子数的一 半，总角量子数 J 越大能级越低，称为倒转次序。例如，氦原子P 能级的三 重态即为倒转顺序。 朗朗德德间间隔隔定定则则（ Lande interval rule） : 描述原子同一多重谱项中能级间隔比的规律。定则指出，在同一多重谱 项中，相邻两个能级的间距正比于这间距所包括的一对能级中较大的总角 动量量子数 J。轫轫致致辐辐射射（ bremss tr
10、ahlung） 又称刹车辐射或制动辐射（ Bremsstrahlung, braking radiation） ，原指高 速电子骤然减速产生的辐射，如 X 光管中高速电子轰击金属靶骤然减速， 产生高能 X 射线束；后泛指带电粒子碰撞过程中发出的辐射。 特特征征（标标识识）辐辐射射（ characteristic radiation） 电子打靶核时打出 x 射线，可分为两部分，一部分呈现山丘模型这是轫 致辐射产生的 x 射线；一是叠在连续普上的尖峰，这就是特征（标识） 辐射，特征辐射原子内部，电子从一个轨道跃迁到另一个轨道上产生的。 可作为元素的标识 俄俄歇歇电电子子(Auger electro
11、n) 在原子壳层中产生电子空穴后，处于高能级的电子可以跃迁到这一层， 同时释放能量 .当释放的能量传递到另一层的一个电子，这个电子就可以 脱离原子发射，被称为俄歇电子 同同步步辐辐射射（ synchrotron radiation） 同步辐射是速度接近光速（ vc）的带电粒子在磁场中沿弧形轨道运动 时放出的电磁辐射，由于它最初是在 同步加速器上观察到的，便又被称 为“同步辐射”或“同同步步加加速速器器辐辐射射 同步辐射是不受 高能物理学家欢迎的东西，因为它消耗了加速器的能量， 阻碍粒子能量的提高。 但是同步辐射是具有从远红外到 X 光范围内的连续光谱、高强度、高度 准直、高度极化、特性可精确控
12、制等优异性能的脉冲光源，可以用以开展 其它光源无法实现的许多前沿科学技术研究。 康康普普顿顿辐辐射射（ Compton scattering） 美国物理学家康普顿在研究 x 射线通过实物物质发生散射的实验时，发现了 一个新的现象，即散射光中除了有原波长 0的 x 外，还产生了波长 0 的 x 光，其波长的增量随散射角的不同而变化。这种现象称为康普顿效应 (compton effect)。相相干干辐辐射射（ coherent scattering）在康普顿散射中总是伴随着相 =0 的散射，这是由于大量的光子打 向原子时候，有些光子并未同原子中可被看作自由电子的外层电子发 生散射，而是与内层的电子
13、发生相互作用，由于束缚的电子与原子结 合得比较紧密，因此入射的光子事实上是与原子这个整体发生散射， 从而 =0逆逆康康普普顿顿效效应应光子和低能电子碰撞 ,光子的能量减小 ,波长增大,称为“波普顿效应“.如果 光子和运动的速度非常接近光速的高能电子相撞 ,光子的能量便不是减小 ,而 是增加,波长变短,这称为“逆康普顿效应 “,所产生的辐射 ,称为“逆康普顿 辐射“. 电电子子偶偶效效应应（ electron pair effect）扩扩展展 x 射射线线吸吸收收精精细细结结构构（ EXAFS） （extended x-ray absorption fine structure）在吸收限的高能一
14、方，吸收系数随光子能量的增加而单调下降。但是假如我们用高分辨率谱仪作细致的观察，我们将发现，除了简单的单原子体系，在吸收限的高能一方，吸系数随光子能量的增加一般呈周期性的变化，我们把吸收限附近一块放大，就得到所谓的扩展 X 射线吸收精细结构原原子子核核物物理理 放放射射性性衰衰变变在绝大多数的核素是不稳定的，它们会自发的锐变，变成另一种核素，同时放出各种射线，这就叫做放射性衰变其中包括 ， 等衰变托托卡卡马马克克（ tokamak）托卡马克，是一种利用磁约束来实现受控核聚变的环性容器。它的名字 Tokamak 来源于环形、真空室、磁、线圈。托卡马克的中央是一个环形的真空 室，外面缠绕着线圈。在
15、通电的时候托卡马克的内部会产生巨大的螺旋型磁场， 将其中的等离子体加热到很高的温度，以达到核聚变的目的。劳劳森森判判据据（ Lawson） 引发核聚变是需要供给能量使燃料达到其点火温度的。不但如此，要建成一 个有实用价值的反应器，就必须使热核反应放出的能量至少要和加热燃料所 用的能量相等。为达到这一目的，就必须增加核燃料的密度。同时，由于等 离子体极不稳定，所以还必须设法延长等离子体存在的时间。燃料核的密度越大，它们之间碰撞的机会越多，反应就越充分。在一定燃料核密度下，稳 定时间越长，反应也越充分。反应越充分，释放的能量就越多。计算表明要 使热核反应器成为一个自行维持反应的系统的条件是 n(离子数密度)(稳定时间) 常数 10-14s/m3 超超精精细细结结构构由于核磁矩和核电四极矩引起的原子能级和光谱的多重分裂，须用分辨本 领很高的分光仪器观测。许多核具有自旋I，伴随之具有磁矩。核磁矩 与电子之间的相互作用造成能级分裂。核磁矩很小，能级的分裂也很小。 穆穆斯斯堡堡尔尔效效应应 电电动动力力学学 阿阿哈哈罗罗洛洛夫夫 -波波姆姆（Aharonov-Bohn）效效应应趋趋肤肤效效应应切切伦伦科科夫夫辐辐射射电电磁磁波波散散射射
