原子物理学是研究原子的结构、运动规律及相互作用的物理学分支。它主要研究：原子的电子结构；原子光谱；原子之间或与其他物质的碰撞过程和相互作用。

发展历史

·    物理学发展到19世纪八十年代，积累了大量事实，归纳出好多原理和定饿建立了完整的三大理论体系：力学、热力学和电动力学。数学和化学也有了相当的积累，尤其是科学技术有了很大的发展。交通、运输、通讯便利起来，工业发达起来电力的应用，内燃机和蒸汽机被采用，冶金工业有了发展等等。生产的发展一方面提出了新的问题和挑战，同时也为科学工作和实验提供了更好的条件和物质保证。在此之后的一段时规物理学尤其是原子物理学得到了非常迅速的发展。

    1885年，瑞士人巴尔末发现氢光谱线系归纳出形式异常简单的经验公式，随后玻尔利用此规律很快找到氢原子跃迁规律。1887年赫兹发现光电效应，后被爱因斯坦利用光量子假说成功解释。1895年伦琴发现了x射线，后来人们由此得到原子内层电子之间的跃迁规律。1896年法国人贝克勒尔发现放射性。1897年汤姆逊证实了电子的存在。这两个发现彻底粉碎了原子不可分的理论。贝克勒尔是在偶然的情况下发现了放射性，当时他正致力于磷光性物质的研究，无意中发现放在抽屉里用纸密封好的底片居然感光了，形成放在其上面的一把钥匙清晰的像。光是从哪里来的?

    通过细心的观察发现是磷光实验用的铀的化合物也偶然放在抽屉里的原因，在研究后发现这种化合物具有放射性，能从中发出放射线来。之后，居里夫妇从几十吨提过铀的废矿中提取出放射性更强的的钋和镭。由于放射现象的发现，知道一种放射性元素发出粒子后能够转变为其他新元素的原子，说明发出射线的原子就是有其内部的结构。与此发现相比，电子的发现却没有这么幸运，虽然汤姆逊由于确认电子的存在而被誉为“一位最先打开通向基本粒子物理学大门的伟人”。

    1890年休斯脱、1897年考夫曼也都作了类似的实验，发现了阴极射线，测得了elm值。但都因没有勇气改变传统旧观念而放弃。这些都是恩格斯所描述的“当真理碰到鼻子尖的时候还是没有得到真理”的人。汤姆逊不仅证明了电子的存在，而且还发现很多材料里都能发出电子，说明电子是物质的组成部分。于是1898年，汤姆逊大胆地提出了原子的“枣糕模型”：原子的带正电部分是一个原子那么大的，具有弹性的冻胶状球体，正电荷均匀分布在这球内或球面上，有负电子镶嵌着，这些电子在其平衡位置上作简谐振动，原子发光频率即为电子振动频率。此模型能解释当时所有对原予的认识。随着新问题的提出，汤姆逊模型也作了相应的完善和改进，它于1903年、1907年都有所修正。

    1903年勒纳特所作的电子在金属膜上的散射实验，显示了原子的“空虚”，使汤姆逊模型遇到困难他发现较高速度的电子很容易穿透原子，原子不象那样半径的实球体，于是汤姆逊就在他的原子模型中追加了“冻胶状”球体的描述。再如：为了解释元素周期表，汤姆逊还假设了电子按同心环分布，且指出每环中只能安置有限个电子等等。但随着1909年马斯顿和盖革两人作了著名的“Q粒子大角度散射实验”后，汤姆逊模型就真正遇NT难以克服的困难，这种模型根本无法解释．有1/8000几率的Q粒子被靶物质“反弹”的现象因而该模型被推翻。

    1904年，汤姆逊提出原子中正电荷以均匀的体密度分布在一个大小等于整个原子的球体内，而带负电的电子则一粒粒地分布在球内的不同位置上，分别以某种频率振动着，从而发出电磁辐射。这个模型被形象的比喻为“果仁面包”模型，不过这个模型理论和实验结果相矛盾，很快就被放弃了。

    1911年卢瑟福在他所做的粒子散射实验基础上，提出原子的中心是一个重的带正电的核，与整个原子的大小相比，核很小。电子围绕核转动，类似大行星绕太阳转动。这种模型叫做原子的核模型，又称行星模型。从这个模型导出的结论同实验结果符合的很好，很快就被公认了。

绕核作旋转运动的电子有加速度，根据经典的电磁理论，电子应当自动地辐射能量，使原子的能量逐渐减少、辐射的频率逐渐改变，因而发射光谱应是连续光谱。电子因能量的减少而循螺线逐渐接近原子核，最后落到原子核上，所以原子应是一个不稳定的系统。

但事实上原子是稳定的，原子所发射的光谱是线状的，而不是连续的。这些事实表明：从研究宏观现象中确立的经典电动力学，不适用于原子中的微观过程。这就需要进一步分析原子现象，探索原子内部运动的规律性，并建立适合于微观过程的原子理论。

    1913年，丹麦物理学家玻尔在卢瑟福所提出的核模型的基础上，结合原子光谱的经验规律，应用普朗克于1900年提出的量子假说，和爱因斯坦于1905年提出的光子假说，提出了原子所具有的能量形成不连续的能级，当能级发生跃迁时，原子就发射出一定频率的光的假说。

玻尔的假设能够说明氢原子光谱等某些原子现象，初次成功地建立了一种氢原子结构理论。建立玻尔理论是原子结构和原子光谱理论的一个重大进展，但对原子问题作进一步的研究时，却显示出这种理论的缺点，因此只能把它视为很粗略的近似理论。

    1924年，德布罗意提出微观粒子具有波粒二象性的假设，以后的观察证明，微观粒子具有波的性质。1926年薛定谔在此基础上建立了波动力学。同时，其他学者，如海森伯、玻恩、狄拉克等人，从另外途径建立了等效的理论，这种理论就是现在所说的量子力学，它能很好地解释原子现象。

    20世纪的前30年，原子物理学处于物理学的前沿，发展很快，促进了量子力学的建立，开创了近代物理的新时代。由于量子力学成功地解决了当时遇到的一些原子物理问题，很多物理学家就认为原子运动的基本规律已清楚，剩下来的只是一些细节问题了。

    由于认识上的局限性，加上研究原子核和基本粒子的吸引，除一部分波谱学家对原子能级的精细结构与超精细结构进行了深入的研究，取得了一些成就外，很多物理学家都把注意力集中到研究原子核和基本粒子上，在相当长的一段时间里，对原子物理未能进行全面深入的研究，使原子物理的发展受到了一定的影响。

    20世纪50年代末期，由于空间技术和空间物理学的发展，工程师和科学家们发现，只使用已有的原子物理学知识来解决空间科学和空间技术问题已是很不够了。过去，人们已精确测定了很多谱线的波长，深入研究了原子的能级，对谱线和能级的理论解释也比较准确。

但是，对谱线强度、跃迁几率、碰撞截面等这些空间科学中非常重要的基本知识，则了解得很少，甚至对这些物理量的某些参数只知道其量级。核试验中遇到的很多问题也都与这些知识有关。因此还必须对原子物理进行新的实验和理论探讨。