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共19讲。
原子物理学
自从1897年发现电子并确认电子是原子的组成粒子以来，探索原子内部的奥秘一直是物理学的中心问题。 经过众多科学家的努力高中物理竞赛辅导教程，原子结构和运动变化的规律逐渐被阐明，并建立了描述分子的体系。 原子、原子等微观系统运动规律的理论体系——量子力学。 本章简要介绍了原子和原子核的一些基本知识。
§1.1原子
1.1.1. 原子核结构
1897年，汤姆逊通过阴极射线分析发现了电子，并认识到原子也应该有内部结构，而不是不可分割的。 1909年，卢瑟福和同事用α粒子轰击重金属箔高中物理竞赛辅导教程，即进行α粒子散射实验。 他们发现，绝大多数α粒子穿过金箔后继续沿原来的方向运动，但也有少数发生偏转，有极少数偏转角度超过90°，有的甚至反弹回来，偏转达到几乎180°。
1911年，卢瑟福为了解释上述实验结果，提出了原子核结构理论。 这个理论的内容是：原子的中心有一个很小的原子核，称为原子核，以及原子的全部正电荷和几乎全部质量。 它们都集中在原子核内，带负电的电子在原子核外的空间里轻轻旋转。 根据α粒子散射的实验数据，可以估计原子核的尺寸应在10-14nm以下。
1. 1.2。 玻尔氢原子理论
1. 核结论模型的局限性
通过实验建立的卢瑟福原子模型无疑是正确的，但它与经典理论存在严重差异。 电子和原子核的运动会产生与轨道旋转频率相同的电磁辐射。 运动和辐射不会停止，原子的能量单调减少，轨道半径缩短，自转频率加快。 由此可以得出两个结论：
①电子最终会落入原子核，这说明原子是一个不稳定的系统；
②落入原子核的电子辐射出频率不断变化的电磁波。 这显然与原子是不稳定系统的事实不符，实验得到的原子光谱是波长分布不连续的离散光谱。 如此尖锐的矛盾揭示了原子的运动并不遵循经典理论所表达的规律。
为了解释原子的稳定性和原子光谱的非常规离散性，玻尔于1913年以氢原子为研究对象提出了他的原子理论。 尽管这是一个过渡理论，但它是朝着建立现代量子理论迈出的一步。 重要的一步。
2、玻尔理论的内容：
1. 原子只能处于一系列不连续的能量状态。 在这些状态下，原子是稳定的。 尽管电子加速，但它们不会向外辐射能量。 这些状态称为静止状态。
2. 当原子从一种静止状态（设能量为E2）跃迁到另一种静止状态（设能量为E1）时，它会辐射
它发射或吸收一定频率的光子，光子的能量由该静止态的能量差决定，即
=E2-E1
3、氢原子中电子轨道的量子优化条件：在氢原子中，电子轨道的圆半径r和电子轨道的初速度v必须满足以下关系：
, n=1, 2...
其中 m 是电子质量，h 是普朗克常数。 这个条件表明电子围绕原子核的轨道半径是不连续的。
运动机能学
§2.1 粒子运动学的基本概念
2.1.1. 参考对象和参考系统
为了准确地确定粒子的位置及其变化，必须预先选择另一个假设静止的物体作为参考。 该选定对象称为参考对象。 为了定量地描述物体的运动，需要在参考物体上建立坐标，形成坐标系。
通常采用直角坐标系O-xyz，有时也采用极坐标系。 平面直角坐标系一般有三种类型。 一是两轴沿水平和垂直方向，二是两轴沿平行和垂直斜面方向，三是两轴沿曲线的切线和法线方向（我们经常把这个坐标称为自然坐标）。
2.1.2. 矢量位移和距离
在笛卡尔坐标系中，粒子的位置可以用x、y、z三个坐标来表示。 当粒子移动时，其坐标是时间的函数。
x=X(t)y=Y(t)z=Z(t)
这就是质点的运动方程。
粒子的位置也可以用从坐标原点O指向粒子P(x,y,z)的有向线段来表示。 如图2-1-1所示，它也是描述粒子在空间中的位置的物理量。 的长度是粒子点到原点的距离， 的方向由余弦决定，， ，并且他们满足
当粒子运动时，其位置向量的大小和方向也随时间变化，可表示为 = (t)。在直角坐标系中，令
分别为 、 、 沿方向 、 和单位向量，则可表示为
位置向量与坐标原点的选择有关。
要研究粒子的运动，不仅要知道它的位置，还要知道它位置的变化。 如果粒子从空间中的一点移动到另一点，对应的位置向量从1变为2，变化量为
称为质点的位移，如图2-1-2所示。 位移是一个矢量，是从初始位置到结束位置的有向线段。 它描述了一定时间内粒子位置变化的大小和方向。 与坐标原点的选择无关。
