《原子物理学》【9】课程教学大纲.doc

红河学院原子物理学课程教学大纲一、课程基本情况与说明（一）课程代码：031108（二）课程英文名称：Atom physics（三）课程中文名称：原子物理学（四）授课对象：物理学本科专业（五）开课单位：理学院（六）教材）：原子物理学，杨福家著，高等教育出版社，2008年4月第4版（七）参考书目原子物理学，禇圣麟编，高等教育出版社，1995.3近代物理学，王正行编，北京大学出版社，1995.1量子物理学， 史斌星编，清华大学出版社 1982.8（八）课程性质原子物理学课程从实验事实出发，引进量子化概念，以阐述原子结构为中心，探讨原子、原子核的结构和运动规律，解释它们的宏观性质，介绍它们现代科学技术上的重大应用。本课程强调物理实验事实的分析、微观物理概念和物理图像的建立和理解。通过本课程的教学，使学生初步了解物质的微观结构和运动规律，为学习量子力学和有关课程打下基础。（九）教学目的（1）了解原子和原子核物理学发展的历程。掌握原子和原子核物理学的基本原理、基本概念和基本规律。掌握处理相关问题的方法。（2）通过原子光谱等多种实验结果的分析，使学生理解和掌握原子的结构和原子中电子的基本运动规律。（3）了解原子核的结构和基本性质、基本运动规律。（4）了解物理学家对物质微观结构的认识方法和认识过程，了解原子物理学理论对现代科学技术的重大影响和各种应用。（十）教学基本要求理解原子核式结构。掌握原子能量级概念和光谱的一般规律。理解氢原子的玻尔理论，了解夫兰克-赫兹实验。了解氢原子能量的相对论效应。了解盖拉赫实验，理解原子的空间取向量子化。理解物质的波粒二象性。了解不确定关系并能加以应用。理解波函数及其物理意义。了解薛定谔方程，能用定态薛定谔方程处理典型的一维方势垒问题。理解碱金属光谱的精细结构、电子自旋轨道的相互作用。理解两个价电子的原子态。了解泡利原理。理解原子磁矩及外磁场对原子的作用，了解顺磁共振和塞曼效应，掌握原子的壳层结构和原子基态的电子组态。了解康普顿效应，理解X射线的衍射。掌握原子核的组成，理解质量亏损和结合能概念。了解放射性衰变的一般规律，了解核反应规律，了解核能的获得途径和核能的利用。（十一）学时数、学分数及学时数具体分配学时数：72学时学分数：4学分）学时数具体分配：教 学 内 容讲授习题课合 计绪论第一章 原子的位形：卢瑟福模型88第二章 原子的量子态8210第三章量子力学导论10212第四章 原子的精细结构：电子的自旋8210第五章 多电子原子：泡利原理8210第六章 X射线66第七章 原子核物理概论10212机动44 合 计621072（十二）教学方式: PPT辅助（十三）考核方式和成绩记载说明：考试。以作业为主考勤为辅确定平时成绩，占总评的20-35%。期中考占总评的5-20%。期末考占总评的60%。二、讲授大纲绪论、第一章 原子的位形：卢瑟福模型（8学时） 基本要求：(1) 了解原子物理学的研究内容和研究方法。(2) 了解原子物理学、原子核物理学、粒子物理学的发展简史。(3) 掌握原子的基本性质。(4) 理解汤姆逊模型和卢瑟福模型的区别。(5) 理解卢瑟福的散射理论。重点：卢瑟福散射理论。难点：卢瑟福散射理论。主要内容：1 背景知识2卢瑟福模型的提出3卢瑟福散射公式4 卢瑟福公式的实验验证5 行星模型的意义及困难第二章 原子的量子态：玻尔模型（10学时）基本要求：(1) 掌握玻尔的原子模型及原子理论。(2) 掌握氢原子光谱规律，能解释氢原子及类氢原子光谱的产生，能熟练画出能级跃迁图。(3) 掌握证明原子能级的实验思想和方法。(4) 了解玻尔理论并认识到它的局限性。(5) 了解激光的产生原理。重点：量子概念的建立、玻尔理论。难点：玻尔理论用于氢光谱的解释。主要内容：6背景知识 量子假说的根据：黑体辐射和光电效应7玻尔模型8实验验证之一：光谱9实验验证之二：夫兰克-赫兹实验10玻尔模型的推广第三章 量子力学导论（12学时）基本要求：(1) 掌握量子化及波粒二象性的概念。(2) 掌握量子力学的重要关系：海森堡不确定关系。(3) 掌握量子力学的两个基本假设：波函数和薛定谔方程。(4) 了解电子的晶体衍射，单缝衍射，双缝干涉。重点：量子概念的建立、玻尔理论重点：物质波理论、不确定关系、波函数的统计解释。难点：薛定谔方程的应用。主要内容：11玻尔理论的困难12 波粒二象性3.2不确定关系3.3波函数及其统计解释3.4薛定谔方程*3.5平均值与算符*3.6氢原子的薛定谔方程解第四章 原子的精细结构：电子的自旋（10学时）基本要求：(1) 理解并掌握电子的自旋假设。(2) 掌握并能计算碱金属双线，了解史特恩盖拉赫实验的思想。(3) 能熟练画出能级跃迁图。(4) 理解描述原子的电子运动状态的四个量子数。(5) 掌握塞曼效应实验的思想和方法,并能分析实验结果。(6) 了解氢原子光谱的精细结构。重点：轨道磁矩、电子自旋假设、碱金属光谱、精细结构、外磁场对原子的作用。难点：电子自旋概念的正确理解、朗德因子的确定、光谱精细结构的成因。主要内容：18原子中电子轨道运动的磁矩19史特恩盖拉赫实验20电子自旋的假设21碱金属双线22塞曼效应*23氢原子能谱研究进展第五章 多电子原子：泡利原理（10学时）基本要求：(1) 掌握多电子原子光谱的分析方法。(2) 能分析史特恩-盖拉赫实验的结果。(3) 理解两个电子耦合的两种方式，尤其是LS耦合。(4) 掌握泡利原理，能分析元素周期表的周期性。(5) 掌握原子基态的确定方法。重点：能级、光谱分析方法、电子的耦合、泡利不相容原理。难点：两个电子的LS耦合。主要内容：24氦光谱和能级25两个电子的耦合26泡利不相容原理27元素周期表第六章 X射线（6学时）基本要求：(1) 了解X射线的产生机制及波长的计算。(2) 了解X射线吸收的特点。(3) 分析康普顿散射效应。重点：X射线的产生机制、X射线的波性。难点：X射线的波性分析。主要内容：28X射线的发现及其波动性29X射线产生的机制30 康普顿效应31 X射线的吸收第七章 原子核物理概论（12学时）基本要求：(1) 掌握原子核的基本性质。(2) 能熟练计算原子核的结合能。(3) 了解原子核的结构模型。(4) 掌握放射性衰变规律及其应用。(5) 掌握核反应的一般规律及核反能的计算。(6) 了解裂变、聚变反应，了解原子能的利用和加速器。(7) 了解放射系、了解放射性的探测和应用、防护。重点：核素图、核的比结合能图、核力、衰变、核反应、裂变与聚变。难点：核矩。主要内容：32原子核物理的对象3