原子物理学

绪论第一章 原子的位形：卢瑟福模型 §1 背景知识 电子的发现 电子的电荷和质量 阿伏伽德罗常量 原子的大小 §2 卢瑟福模型的提出 §3 卢瑟福散射公式 库仑散射公式的推导 卢瑟福公式的推导 §4 卢瑟福公式的实验验证 盖革-马斯顿实验 原子核大小的估计 关于小角处的卢瑟福公式 180°处的卢瑟福公式 §5 行星模型的意义及困难 意义 困难 补注：定量估计举例 小结 附录1A 电学单位 习题第二章 原子的量子态：玻尔模型 §6 背景知识 量子假说根据之一：黑体辐射 量子假说根据之二：光电效应 光谱 §7 玻尔模型 经典轨道加定态条件 频率条件 角动量量子化 附注：数值计算法 §8 实验验证之一：光谱 氢光谱 类氢光谱 肯定氘的存在 附注一：非量子化轨道 附注二：里德伯原子 §9 实验验证之二：弗兰克一赫兹实验 基本想法 弗兰克-赫兹实验 改进的弗兰克-赫兹实验 结语 §10 玻尔模型的推广 玻尔-索末菲模型 相对论修正 碱金属原子的光谱 题外话 小结 附录2A 知鱼乐 附录2B 量子百年话创新 习题第三章 量子力学导论 §11 玻尔理论的困难 §12 波粒二象性 经典物理中的波和粒子 光的波粒二象性 德布罗意假设 戴维孙-革末实验 德布罗意波和量子态 一个在刚性匣子中的粒子 波和非定域性 评注 §13 不确定关系 不确定关系的表述和含义 不确定关系的简单导出 应用举例 互补原理 对第一章的补注：卢瑟福散射经典描述的条件 §14 波函数及其统计解释 波粒二象性及概率概念 双缝干涉实验 态的叠加原理 干涉实验的解释 评注 §15 薛定谔方程 薛定谔方程的建立 定态薛定谔方程 应用举例 §16 平均值与算符 平均值的求法 算符的引入 本征方程、本征函数和本征值 §17 氢原子的薛定谔方程解 中心力场的薛定谔方程 电子在库仑场中运动 电子云图 评注 小结 附录3A 爱因斯坦的A、B系数 附录3B 跃迁的选择规则 附录3C 激光原理 附录3D 原子单位(a.u.) 习题第四章 原子的精细结构：电子的自旋 §18 原子中电子轨道运动的磁矩 经典表示式 量子表示式 角动量取向量子化 §19 施特恩-盖拉赫实验 §20 电子自旋的假设 乌仑贝克与古兹米特提出电子自旋假设 朗德g因子 单电子的g因子 表达式 施特恩-盖拉赫实验的解释 §21 碱金属双线 碱金属谱线的精细结构：定性考虑 自旋-轨道相互作用：精细结构的定量 考虑 补注：原子内部磁场的估计 §22 塞曼效应 正常塞曼效应 塞曼谱线的偏振特性 反常塞曼效应 补注一：格罗春图 补注二：帕邢-巴克效应 补注三：斯塔克效应 补注四：运动电场 结语 §23 氢原子能谱研究进展 玻尔、索末菲、海森伯、狄拉克和兰姆 兰姆移位 双光子跃迁 小结 附录4A 偶极矩 附录4B 磁共振 参考文献 习题第五章 多电子原子：泡利原理 §24 氦的光谱和能级 §25 两个电子的耦合 电子的组态 L-S和j-j耦合 两个角动量耦合的一般法则 选择规则由电子组态到原子态 §26 泡利不相容原理 历史回顾 不相容原理的叙述 应用举例 补注：同科电子合成的状态 §27 元素周期表 元素性质的周期性 壳层中电子的数目 电子组态的能量——壳层的次序 原子基态 电离能变化的解释 小结 附录5A 波函数的对称性与泡利不相容原理 附录5B 高电荷态离子 附录5C 分子结构和分子光谱 习题第六章 X射线 §28 X射线的发现及其波动性 X射线的发现 X射线管 X射线的波动性 X射线的偏振 X射线的衍射 布拉格公式的进一步推导 §29 X射线产生的机制 X射线的发射谱 连续谱——轫致辐射 特征辐射(标识辐射)——电子内壳层的跃迁 特征辐射的标记方法 俄歇电子 电子跃迁诱发原子核激发 同步辐射 §30 康普顿散射 经典考虑 量子解释 物理意义 康普顿散射与基本常量 附注一：康普顿轮廓 附注二：逆康普顿效应 §31 X射线的吸收 两类相互作用 光子与物质相互作用 X射线的吸收 吸收限 扩展X射线吸收精细结构 小结 习题第七章 原子核物理概论 §32 原子核物理的对象 原子的中心：原子核 历史回顾 原子核的组成 核素图 §33 核的基态特性之一：核质量 “1+1≠2” 结合能 半经验质量公式 较完整的质量公式 §34 核力 一般性质 核力的介子理论 §35 核的基态特性之二：核矩 核自旋 核子磁矩 核磁矩 电四极矩 超精细相互作用 §36 核模型 费米气体模型 核的壳层模型 集体模型 §37 放射性衰变的基本规律 指数衰变律 半衰期 平均寿命 λ是放射性核素的特征量 放射性活度 长半衰期的测定 简单的级联衰变 同位素生产 §38 α衰变 α衰变的条件 α衰变能与核能级图 α衰变的机制与寿命 附注 补注一：质子放射性和质子衰变 补注二：14C放射性 §39 B衰变 β衰变面临的难题 中微子假说 β-衰变 β+衰变 轨道电子俘获与β衰变有关的其他衰变方式 结语 §40 y衰变 一般性质 内转换电子 同质异能跃迁 穆斯堡尔效应 几种衰变特性的比较 §41 核反应 几个著名的核反应 Q方程 Q方程应用举例 反应截面 复合核反应 §42 裂变与聚变：原子能的利用 裂变的发现 裂变机制 自发裂变 裂变能量及其利用 轻核聚变 太阳能——引力约束聚变 氢弹——惯性约束聚变 可控聚变反应堆——磁约束 小结 习题第八章 超精细相互作用 §43 磁偶极超精细相互作用 一般表达式 单电子原子的磁超精细相互作用 氢原子的磁超精细结构 多电子原子的磁超精细结构 磁超精细相互作用引起原子核能级的分裂 §44 电四极超精细相互作用 一般表达式 原子能级分裂的实例 电四极超精细相互作用引起核能级的分裂 §45 同位素移位与同质异能移位 质量效应引起同位素移位 核电荷体积效应引起同位素移位 核能级的同质异能移位 小结 习题附录Ⅰ.离子束分析附录Ⅱ.高能物理浅说附表 Ⅰ 物理学常量(数) Ⅱ 元素周期表 Ⅲ 元素的基态能量 Ⅳ 原子半径 Ⅴ 物质密度 Ⅵ 10的幂词头 Ⅶ 一些核素的性质习题答案(部分)名词索引人名索引(部分)