原子中的電子

關(guān)于原子中的電子1第1頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§3.2氫原子的量子力學(xué)處理§3.3電子自旋與自旋軌道耦合§3.5各種原子核外電子的排布§3.4微觀粒子的不可分辨性泡利不相容原理目錄§3.6X射線§3.7激光簡(jiǎn)介§3.1軌道角動(dòng)量第2頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月（1）角動(dòng)量平方算符代表角動(dòng)量大小（2）角動(dòng)量在z軸投影代表角動(dòng)量取向zxy電子云L·Lz§3.1軌道角動(dòng)量一、用兩個(gè)算符表達(dá)第3頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月是和的共同本征波函數(shù)：正交、歸一化條件：第4頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)l=0,1,2時(shí)的球諧函數(shù)：第5頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月L0zLz二、角動(dòng)量的空間量子化

（spacequantization）角動(dòng)量的大小為：l

=0,1,2,3,…由于角動(dòng)量在空間的取向

只有（2l+1）種可能性，因而其空間的取向是量子化的。只有五種可能的取向。l=2，

例如：對(duì)z軸旋轉(zhuǎn)對(duì)稱第6頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月通解為【例】求解的本征值問(wèn)題。下面用波函數(shù)所滿足的條件，定特解。第7頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)該單值：本征值：本征波函數(shù)：歸一化因子【思考】設(shè)某體系繞對(duì)稱軸轉(zhuǎn)動(dòng)（平面轉(zhuǎn)子），轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為I，求該體系的轉(zhuǎn)動(dòng)能量和波函數(shù)。

第8頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月A即由此得來(lái)。。紅藍(lán)紫6562.8?4340.5?4861.3?§3.2氫原子的量子力學(xué)處理一、氫原子光譜的實(shí)驗(yàn)規(guī)律氫原子的可見光光譜：。‥1853年瑞典人埃格斯特朗（A.J.Angstrom）測(cè)得氫可見光光譜的紅線，

到1885年，觀測(cè)到的氫原子光譜線已有14條。第9頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月賴曼系（紫外區(qū)）巴耳末系(可見區(qū))帕邢系(紅外區(qū))布喇開系氫原子能級(jí)和能級(jí)躍遷圖：-13.6eV-3.39eV-1.81eV-0.85eVEn

n由能級(jí)算出的光譜線頻率和實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全一致。126534第10頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

二、氫原子的量子力學(xué)處理

用薛定諤方程求解氫原子中電子的能級(jí)和本征波函數(shù)，是量子力學(xué)創(chuàng)立初期最令人信服的成就。

質(zhì)子的質(zhì)量比電子的質(zhì)量大的多，在氫原子中可近似認(rèn)為質(zhì)子靜止而電子運(yùn)動(dòng)，因此電子的能量就代表整個(gè)氫原子的能量。電子受質(zhì)子的庫(kù)侖力作用，勢(shì)能函數(shù)為

由于求解過(guò)程比較復(fù)雜，下面只介紹求解的思路和步驟，列出結(jié)果并討論物理意義。第11頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

在以質(zhì)子的位置為原點(diǎn)的直角坐標(biāo)系中，電子的能量本征方程為寫成球坐標(biāo)系中的形式其中為軌道角動(dòng)量平方算符。其本征值問(wèn)題的解是已知的。第12頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

分離變量，設(shè)，代入，得兩個(gè)方程：徑向方程，可解出能量本征值En和Rnl(r)。的本征方程，本征值“角動(dòng)量的大小”球諧函數(shù)第13頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月本征波函數(shù)：與實(shí)驗(yàn)結(jié)果完全符合！n主量子數(shù)，1、氫原子的能級(jí)和本征波函數(shù)l角量子數(shù)，m磁量子數(shù)。球諧函數(shù)能級(jí)：第14頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)n=1,2,3時(shí)的Rnl

：稱為玻爾半徑。其中第15頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、電子的概率分布電子出現(xiàn)在體積元dV中的概率為：：(,)方向立體角元電子沿徑向的概率密度為電子出現(xiàn)在(,)方向附近單位立體角元中的概率為第16頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Wnl電子沿徑向的概率密度Wnl(r)基態(tài)激發(fā)態(tài)第17頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月基態(tài)（groundstate）：

—玻爾半徑電子出現(xiàn)在r=a的單位厚度球殼層內(nèi)的概率最大。n=1,l=0P1001第18頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電子概率密度角分布Wlm(q,f)

第19頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第20頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5、量子數(shù)小結(jié)（1）主量子數(shù)（2）軌道角量子數(shù)

l=0,1,2,…,(n1)，的大小（3）軌道磁量子數(shù)

決定的空間取向；的z分量n=1,2,3,…決定能量決定角動(dòng)量的大小第21頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§3.3電子自旋與自旋軌道耦合一、斯特恩—蓋拉赫(Stern-Gerlach)實(shí)驗(yàn)1、角動(dòng)量和磁矩的關(guān)系r-e,mezLzvLBiz●1922年為驗(yàn)證角動(dòng)量空間量子化而進(jìn)行此實(shí)驗(yàn)。第22頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

2、磁矩在磁場(chǎng)中受力

—玻爾磁子

Bohrmagneton令電子軌道磁矩的取向是量子化的Fzz原子射線●磁矩在磁場(chǎng)中的能量也是分立的。受力第23頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

3、施特恩—蓋拉赫實(shí)驗(yàn)加磁場(chǎng)不加磁場(chǎng)加熱爐基態(tài)（L=0）銀原子射線不均勻磁場(chǎng)銀原子沉積Fz基態(tài)，軌道L=0，m=0銀原子束不應(yīng)分裂。電子還具有其它磁矩！第24頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月斯特恩正在觀測(cè)銀原子束通過(guò)非均勻的磁場(chǎng)時(shí)，分裂成了兩束第25頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4、施特恩—蓋拉赫實(shí)驗(yàn)的意義

原子沉積層不是連續(xù)一片，而是分開的線，

(2)發(fā)現(xiàn)了新的矛盾

l=0，應(yīng)有一條沉積線。(3)提供了原子的“態(tài)分離”技術(shù)，至今仍適用。(1)證明了空間量子化的存在實(shí)驗(yàn)結(jié)果卻有兩條沉積線，這說(shuō)明原來(lái)對(duì)原子中電子運(yùn)動(dòng)的描述是不完全的。說(shuō)明角動(dòng)量空間量子化的存在。第26頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、電子自旋（electronspin）的影響很小1925年烏倫貝克（G.E.Uhlenbeck）和古茲

電子不是質(zhì)點(diǎn)，有固有的自旋角動(dòng)量應(yīng)的自旋磁矩

電子帶負(fù)電，磁矩的方和相提出了大膽的假設(shè)：米特（S.Goudsmit）根據(jù)施—蓋實(shí)驗(yàn)的事實(shí)，向和自旋的方向應(yīng)相反。第27頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月和朝下兩種取向。這一經(jīng)典圖象若把電子視為r=10-16m的小球，算出的電子表面速度>c!面對(duì)按經(jīng)典圖象理解所給出的“荒謬”結(jié)果，烏、古二人(當(dāng)時(shí)不到25歲)曾想撤回自旋的論文，

相對(duì)于外磁場(chǎng)方向（z），有朝上z按S

估受到了泡利的責(zé)難。第28頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月“Youarebothyoungenoughtoallowyourselvessomefoolishness!”

但他們的導(dǎo)師埃倫菲斯特(P.Ehrenfest)鼓勵(lì)道：自旋角動(dòng)量也應(yīng)有s—自旋量子數(shù)，mS—自旋磁量子數(shù)可給出自旋角動(dòng)量的量子化：l=0,1,2…(n1)

自旋雖然不能用經(jīng)典的圖象來(lái)理解，但仍軌道角動(dòng)量類比軌道角動(dòng)量的量子化，然和角動(dòng)量有關(guān)。第29頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月類似ml

有2l+1種取法，mS應(yīng)有2s+1種取法。施—蓋實(shí)驗(yàn)表明：電子自旋是一種“內(nèi)稟”運(yùn)動(dòng)，不是小球自轉(zhuǎn)。

自旋磁矩：第30頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、電子的自旋軌道耦合電子繞核運(yùn)動(dòng)時(shí)，既有軌道角動(dòng)量，又有自旋角動(dòng)量這時(shí)電子狀態(tài)和總角動(dòng)量有關(guān)。這一角動(dòng)量的合成，叫自旋軌道耦合?？偨莿?dòng)量量子數(shù)用j表示，且有由量子力學(xué)可知，J也是量子化的，相應(yīng)的第31頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月經(jīng)典矢量耦合模型圖為：例如l=1時(shí)，而j=1/2j=3/2考慮到自旋軌道耦合，原子的狀態(tài)可表示為：nj主量子數(shù)總角動(dòng)量角量子數(shù)軌道角動(dòng)量角量子數(shù)l的代號(hào)：

l=0,1,2,3,4對(duì)應(yīng)S,P,D,F如：n=3l=1j=3/23P3/2第32頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、堿金屬原子光譜的雙線●●H原子

+e-e●●堿金屬原子原子實(shí)+e（價(jià)電子）-e所以光譜也與氫有差別。但是與氫原子不同的是，堿金屬原子能級(jí)除還與l有關(guān)，這種結(jié)構(gòu)類似于氫原子，堿金屬原子（Li,Na,K,Rb,Cs,Fr）價(jià)電子以內(nèi)的電子與原子核形成了一個(gè)帶電+e的原子實(shí)。與n有關(guān)外，故它們的光譜也類似。第33頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1、堿金屬能級(jí)Enl-e●●軌道貫穿軌道角動(dòng)量影響能級(jí)的因素主要有兩方面：軌道貫穿使電子感受（1）軌道貫穿電子有可能進(jìn)入原子實(shí)，到了更多正電荷的作用，對(duì)于不同的l，有不同的電子云分布，相應(yīng)于不同的“軌道”。對(duì)于l較小的軌道，這稱為軌道貫穿。因此能量要降低。分別第34頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月●●●原子實(shí)極化-e

這使得價(jià)電子附加了一部分負(fù)的電勢(shì)能。（2）原子實(shí)極化價(jià)電子對(duì)原子實(shí)中負(fù)電荷的排斥，使原子實(shí)負(fù)電荷的重心向遠(yuǎn)離電子方向移動(dòng)，造成了原子實(shí)的極化。原子實(shí)中所有電子電荷的和為(Z1)e，電荷重心偏移后，這部分負(fù)電荷與原子核中相應(yīng)部分的等量正電荷形成了一個(gè)指向價(jià)電子的偶極子，e+(Z1)e(Z1)e第35頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月相同主量子數(shù)n的氫原子中電子的能量。以上兩種因素都使價(jià)電子感受到了更多正電都使主量子數(shù)為n的價(jià)電子能量低于荷的作用，堿金屬的能級(jí)公式可表示為：n=2H原子能級(jí)堿金屬能級(jí)n=22P(l=1)2S(l=0)—量子數(shù)虧損第36頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的磁場(chǎng)，電子的“軌道”運(yùn)動(dòng)使電子感受到原子實(shí)圍繞它

引起的附加磁能，稱為自旋軌道耦合能：2、堿金屬光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)

自旋角動(dòng)量和軌道角動(dòng)量平行（j=l+1/2）的態(tài)的能量，比反平行態(tài)（j=l－1/2）的能量高。

第37頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月鈉光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu)（finestructure）

：3S(n=3,l=0)3P(n=3,l=1)Na雙線

堿金屬的雙線實(shí)驗(yàn)也是促使烏侖貝克和古茲米特提出電子自旋假設(shè)的根據(jù)之一。3P3/23P1/2（l=0，無(wú)自旋軌道耦合，能級(jí)不分裂）5895.92?(D1)5889.95?

(D2)第38頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§3.4微觀粒子的不可分辨性一、微觀粒子的全同性同種微觀粒子的質(zhì)量、自旋、電荷等固有性質(zhì)都是全同的，不能區(qū)分。不過(guò)經(jīng)典理論尚可按運(yùn)動(dòng)軌道來(lái)區(qū)分同種粒子。而在量子理論中，微觀粒子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是用波函數(shù)描寫的，沒(méi)有確定的軌道，因此也是不可區(qū)分的。物理把這稱做“不可分辨性”，或“全同性”。泡利不相容原理量子它們第39頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月全同粒子組成的系統(tǒng)必須考慮這種不可分辨性。以兩個(gè)粒子組成的系統(tǒng)為例：設(shè)粒子1、2均可分別處在狀態(tài)A或B，相應(yīng)設(shè)它們組成的系統(tǒng)的波函數(shù)為(1,2)，由于粒子不可分辨，應(yīng)有：波函數(shù)分別為A(1)

、

A(2)、

B(1)、

B(2)則全同性要求波函數(shù)具有交換對(duì)稱性。第40頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月常量C是歸一化因子?！獙?duì)稱波函數(shù)—反對(duì)稱波函數(shù)(1,2)應(yīng)該和

A及

B是什么關(guān)系呢？

A和

B

的乘積進(jìn)行如下組合：由的統(tǒng)計(jì)意義，應(yīng)是A和

B

相乘，但這樣得不到具有交換對(duì)稱性的波函數(shù)。需把（反對(duì)稱）（對(duì)稱）第41頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

全同粒子按自旋劃分，可分為兩類：1、費(fèi)米子（Fermion）e

,p,n

,等,二、費(fèi)米子和玻色子泡利不相容原理例如：費(fèi)米子是自旋s為半整數(shù)的粒子自旋s=1/2。費(fèi)米子波函數(shù)反對(duì)稱：“不能有兩個(gè)全同費(fèi)米子處于同一單粒子態(tài)”—泡利不相容原理（Pauliexclusionprinciple）當(dāng)量子態(tài)A=B時(shí)，第42頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月光子

—s=1。玻色子的波函數(shù)是對(duì)稱的：—s=0，例如：一個(gè)單粒子態(tài)可容A=B時(shí)，不受泡利不相容原理的制約。2、玻色子（Boson）玻色子是自旋s為0或整數(shù)的粒子這表明：納多個(gè)玻色子，第43頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§3.5各種原子核外電子的排布一、四個(gè)量子數(shù)

描述原子中電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)需要一組量子數(shù)主量子數(shù)n=1,2,3,…是決定能量的主要因素；軌道角量子數(shù)l=0,1,2…(n-1)

—n，l，ml

，ms軌道磁量子數(shù)第44頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、電子的殼層分布一支殼層內(nèi)電子可有(2l+1)×2種量子態(tài)，主量子數(shù)為n的殼層可容納的電子數(shù)為：同一個(gè)n組成一個(gè)殼層（K,L,M,N,…）相同n,l組成一個(gè)支殼層（s,p,d,f,…）電子是費(fèi)米子，由泡利不相容原理自旋磁量子數(shù)第45頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1945年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者

——泡利奧地利人WolfgangPauli1900—1958提出泡利不相容原理第46頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月能量最小原理：電子優(yōu)先占據(jù)最低能態(tài)32103d3p3s2102p2s101sZeKLMn=1n=2n=3第47頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月§3.6X

射線1895年11月8日，倫琴（

WilhelmC.R?ntgen）在暗室做陰極射線管氣體放電實(shí)驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)在一定距離外的熒光屏?xí)l(fā)射微光。經(jīng)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，確認(rèn)這不是陰極射線所致。他發(fā)現(xiàn)此神秘射線是中性的，以直線前進(jìn)、并得到了他夫人手指骨輪廓的照片。有穿透性，第48頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月維也納醫(yī)院在外科中首次使用了X

射線來(lái)拍片。1895年底，他發(fā)表了《論新的射線》的報(bào)告，和夫人手指骨的照片，引起強(qiáng)烈反響。三個(gè)月后，德國(guó)人WilhelmC.R?ntgen18451923發(fā)現(xiàn)X射線（1895）1901年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者

——倫琴第49頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、原子光譜的構(gòu)成和X

射線發(fā)射譜光學(xué)線狀譜：（有周期性）價(jià)電子躍遷紅外紫外

X

射線譜連續(xù)譜：線狀譜：韌致輻射10-2?102?

內(nèi)層電子躍遷（無(wú)周期性）：10-1?102?E：10-1eV101eVE：103eV104eV原子光譜它與接下兩年宣布的放射性（1896）X射線的發(fā)現(xiàn)，開始了物理學(xué)的新時(shí)期；和電子的發(fā)現(xiàn)（1897）一起，揭開了近代物理的序幕。106?103?

：第50頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月X射線發(fā)射譜：相對(duì)強(qiáng)度波長(zhǎng)（?）不同的外加電壓相對(duì)強(qiáng)度波長(zhǎng)（?）固定的外加電壓第51頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、X射線的連續(xù)譜連續(xù)譜起源于軔致輻射（bremsstrahlung）輻射強(qiáng)度電子受阻輻射電子打重物質(zhì)（Z大）輻射強(qiáng)電子感應(yīng)加速器：電子打W靶產(chǎn)生硬

X

射線同方威視：電子直線加速器+探測(cè)器陣列-eZe●高速電子m原子核第52頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月—與靶元素?zé)o關(guān)實(shí)驗(yàn)表明軔致輻射連續(xù)譜有下限波長(zhǎng)：理論分析：——也可用來(lái)測(cè)h的存在是量子論正確性的又一例證。電子的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為輻射能時(shí)，有1915年，Duane和Hunt用這種方法測(cè)出的h值和光電效應(yīng)的一致，說(shuō)明了h的普適性。第53頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、X射線的線狀光譜

線狀譜起源于電子的內(nèi)層躍遷，它的位置由元素決定，與電壓U無(wú)關(guān)。不同元素K，L系光譜不同—

特征譜、標(biāo)識(shí)譜ZeKLMNOL系K系n=1n=2n=3第54頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Z—該元素的原子序數(shù)—某元素發(fā)出的K

線的頻率n=1n=2被電子打出的空穴ZeK莫塞萊（Moseley）定律：莫塞萊定律用量子力學(xué)解釋：第55頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月歷史上就是用莫塞萊公式來(lái)測(cè)定元素Z的,表上被顛倒了的位置。指出了Z=43,61,75（Tc，Pm，Re）這三個(gè)元素在周期表中的位置。K系只與元素本身有關(guān)，與化學(xué)結(jié)構(gòu)無(wú)關(guān)，這更說(shuō)明了X

射線線狀譜的標(biāo)識(shí)作用。并糾正了Ni28Co27與在周期第56頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月四、X

射線的應(yīng)用

透視、衍射、CT、X

射線熒光分析……X

射線連續(xù)譜的應(yīng)用—透視（醫(yī)學(xué)、工業(yè)）

心臟起搏器的X光照片（假彩色）起搏器心臟

電線第57頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

同方威視集裝箱檢測(cè)系統(tǒng)，用高能X射線對(duì)集裝箱進(jìn)行透視。申報(bào)為毛毯，但檢測(cè)表明實(shí)為小汽車。第58頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月申報(bào)為柚木藏有象牙第59頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月粒子激發(fā)X射線熒光分析（PIXE）ParticleInducedX—rayEmission特點(diǎn)：以質(zhì)子激發(fā)為例靈敏度高，1~0.1g/g

，樣品10g

進(jìn)行微區(qū)分析mm

m

無(wú)損，多元素同時(shí)分析，是表面分析。由能量定成分（Z），由譜線強(qiáng)度定含量。p,,轟擊樣品產(chǎn)生特征X射線,能量原理：第60頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月質(zhì)子熒光分析舉例：越王勾踐劍的分析勾踐劍1965年湖北江陵望山一號(hào)墓出土。同時(shí)出土的還有輔劍（花紋同、無(wú)銘文）。古劍寶庫(kù)中的珍品，舉世聞名。在地下埋藏了大約2500年（春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)），至今光華四射，鋒利無(wú)比。

劍長(zhǎng)64.1cm，分析面積大，要求精度高，這兩柄劍是我國(guó)要確保無(wú)損。用質(zhì)子熒光分析最合適。第61頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Si(Li)探測(cè)器放大多道分析器樣品劍上有黑色和黃色花紋分析各部分的成分、含量質(zhì)子束直徑：2mm質(zhì)子靜電加速器第62頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月越王勾踐劍黑花紋處的PIXE能譜（質(zhì)子能量1.7MeV，束流強(qiáng)度約5nA，測(cè)量時(shí)間10min）第63頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月用質(zhì)子激發(fā)X射線分析各部分成份CuSnPbFeSAs劍刃80.318.80.40.4微黑花紋73.922.81.41.8微微劍格41.542.66.13.75.9微Cu–Sn-Pb合金—鋒利

劍柄硫璃層為鉀鈣玻璃

含鐵量比銅少，硫化處理—防銹第64頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

激光又名萊塞

（Laser），它的全名是：（Lightamplificationbystimulatedemissionofradiation）“輻射的受激發(fā)射光放大”世界上第一臺(tái)激光器誕生于1960年。

它們的基本原理都是基于1916年愛(ài)因斯坦提出的受激輻射理論?！?.7激光簡(jiǎn)介第65頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月一、受激輻射（stimulatedradiation）

若入射光子的能量h等于原子高、低能級(jí)的能量差E2E1、且高能級(jí)上有原子存在時(shí)，入射光子的電磁場(chǎng)就會(huì)誘發(fā)原子從高能級(jí)躍遷到低能級(jí)，同時(shí)放出一個(gè)與入射光子完全相同的光子hE2E1N2N1●●輻射的光子：頻率、相位、振動(dòng)方向和傳播方向相同的光子。－光放大作用第66頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月二、粒子數(shù)布居反轉(zhuǎn)（populationinversion）N2<N1N1N2EnNn要產(chǎn)生光放大必須N2>N1

由大量原子組成的系統(tǒng)，在溫度不太低的平衡態(tài)，原子數(shù)目按能級(jí)的分布服從玻耳茲曼統(tǒng)計(jì)分布：—粒子數(shù)布居反轉(zhuǎn)第67頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月HeNe氣體激光器的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)：He是輔助物質(zhì)，Ne是激活物質(zhì)，之比為5:110:1。（電子的碰撞使He原子被He與Ne激發(fā)的概率使比Ne原子被激發(fā)的概率大）第68頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月電子碰撞躍遷碰撞轉(zhuǎn)移

亞穩(wěn)態(tài)受激輻射粒子數(shù)布居反轉(zhuǎn)發(fā)布與管壁碰撞發(fā)生無(wú)輻射躍遷0.6328m1.15m3.39m紅光紅外第69頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月三、光學(xué)諧振腔（opticalharmonicoscillator）

激勵(lì)能源全反射鏡部分反射鏡激光

為了加強(qiáng)光放大，受激輻射光需要反復(fù)通過(guò)激活物質(zhì)，這就需要在激活物質(zhì)兩側(cè)有兩個(gè)反射鏡，構(gòu)成一個(gè)“光學(xué)諧振腔”。第70頁(yè)，課件共81頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

使激光具有極好的單色性（選頻）光學(xué)諧振腔除使受激輻射沿軸線反復(fù)放大外，還有另一重要作用：，光學(xué)