《原子物理》课程教学大纲

1、原子物理课程简介课程编号1240733007课程名称原子物理课程性质必修学 时48学 分3学时分配授课：48 实验： 上机： 实践： 实践（周）：考核方式闭卷考试，平时成绩占30% ，期末成绩占70% 。开课学院理学院更新时间适用专业应用物理专业先修课程高等数学、力学、电磁学、热学、光学课程内容： 原子物理是应用物理学专业的一门基础课，它既是普通物理学的最后一部分，又可看作近代物理的开始本课程主要内容包括：原子的核式模型、玻尔氢原子理论、电子自旋、多电子原子、磁场中的原子、X射线及原子核物理课程的任务是从实验事实出发，以阐述原子结构为中心，联系物理学发展史和科研前沿，讨论原子和原子核这一物质结

2、构层次的基本内容。通过该课程的学习，让学生掌握微观世界的物理规律，培养和提高学生运用已学过的知识思考、认识新事物的能力。Brief Introduction Code1240733007TitleAtomic PhysicsCourse natureRequiredSemester Hours48Credits3Semester Hour StructureLecture：48 Experiment： Computer Lab： Practice：Practice (Week)：AssessmentClosed book examination, usually results account

3、ed for 30%, the final grade accounted for 70%.Offered bySchool of ScienceDate2012-9forApplied PhysicsPrerequisiteHigher mathematics, mechanics, calorifics, optics, electromagneticsCourse Description: Atomic physics is a basic course for applied physics, which is the last part of ordinary physics but

4、 also the beginning of modern physics.The content of this course include: Nuclear model of atom , the theory of Bohr hydrogen atom , the electron spin , many-electron atoms , the atoms in the magnetic field , X-rays and atomic nuclei physics.The mission of this course is:1st, starting from the exper

5、imental facts, to introduce atomic structure, to discuss the basic content of the material and structural levels of atoms and nuclei;2nd, to master the physic laws of the microscopic world, to develop and improve the ability to understand new things using the knowledge learned. 原子物理课程教学大纲课程编号1240733

6、007课程名称原子物理课程性质必修学 时48学 分3学时分配授课：48 实验： 上机： 实践： 实践（周）：考核方式闭卷考试，平时成绩占30% ，期末综合作业成绩占70% 。开课学院理学院更新时间适用专业应用物理专业先修课程高等数学、力学、电磁学、热学、光学一、教学内容 第一章 原子的基本状况1.1原子的质量和大小1.2原子的核式结构1.3 同位素教学重点： 卢瑟福散射和原子的核式模型教学难点： 卢瑟福散射公式的推导第二章 原子的能级和辐射2.1光谱2.2氢原子光谱的实验规律2.3玻尔氢原子理论和氢原子光谱的理论解释2.4类氢体系的光谱2.5夫兰克赫兹实验与原子能级2.6量子化通则2.7电子的

7、椭圆轨道与氢原子能量的相对论效应2.8 原子的激发和辐射，激光原理2.9 对应原理和玻尔理论的地位教学重点： 玻尔理论教学难点：量子概念的建立第三章 量子力学初步3.1 物质波粒二象性3.2 测不准原理3.3 波函数及物理意义教学重点：波粒二象性，不确定关系，及波函数的统计解释教学难点：用薛定谔方程解决实际问题第四章 碱金属原子和电子自旋4.1 碱金属原子光谱实验规律4.2 原子量子化和轨道贯穿4.3 碱金属原子光谱的精细结构4.4 史特恩盖拉赫实验与原子空间取向量子化4.5 碱金属原子光谱精细结构的理论解释4.6 电子自旋与轨道运动的相互作用单电子辐射跃迁的选择定则教学重点： 电子自旋与轨道

8、相互作用教学难点： 电子自旋与轨道相互作用的能量公式的推导、塞曼效应第五章 多电子原子5.1氦原子光谱和能级的实验规律5.2 具有两个价电子的原子态 泡利原理5.3复杂原子光谱的辐射跃迁的选择定则5.4 外磁场对原子的作用 塞曼效应5.5 史特恩盖拉赫实验的结果5.6 元素性质周期性变化 原子的电子壳层结构5.7 原子基态及电子组态教学重点：泡利原理、两种耦合方式教学难点：原子的态项及其态项的求法第六章 在磁场中的原子6.1 原子的磁矩6.2 外磁场对原子的作用6.3 史特恩-盖拉赫实验的结果6.4 顺磁共振6.5 赛曼效应6.6 抗磁性、顺磁性和铁磁性教学重点：原子的有效磁矩的概念及其定量计

9、算；塞曼效应中谱线分裂的定量计算及能级跃迁图教学难点：塞曼效应中谱线的偏振特性的理解第七章 原子的壳层结构7.1 元素性质的周期变化7.2 原子的电子壳层结构7.3 原子基态的电子组态教学重点：原子中次壳层和主壳层可容纳的最大电子数 教学难点：基态原子组态和基态原子态 第八章 X射线8.1 X射线的产生及波长和强度的测量8.2 发射谱 与X射线相关的原子能级8.3 X射线的吸收8.4康普顿效应教学重点：X射线产生的机制教学难点：X射线产生的机制 第十章 原子核10.1原子核的基本性质10.2原子核的放射衰变10.3射线同实物的相互作用和放射性的应用10.4核力10.5原子核结构模型10.6原子

10、核反应10.7 原子核裂变和原子能10.8 原子核的聚变和原子能利用的展望 教学重点：结核能、核力性质、核衰变规律、Q方程教学难点：各种放射性衰变规律第十一章 基本粒子11.1 基本粒子和粒子的相互作用11.2 粒子的观测11.3 共振态11.4 强分子类和层子模型11.6 关于电磁相互作用11.7 弱相互作用教学重点：粒子的相互作用分类和四种相互作用的特征；引入重子数、轻子数和奇异数等判断反应能否进行，并能区分是何种相互作用教学难点：宇称和同位旋等概念的理解二、教学要求 第一章 原子的基本状况 掌握电子的发现、粒子散射实验等实验事实及原子的静态性质；理解阿伏加德罗常数的物理意义及卢瑟福散射公

11、式的推导；掌握卢瑟福公式的实验验证和原子的核式结构。第二章 原子的能级和辐射掌握有关光谱的实验事实，氢原子光谱的巴耳末-里德堡公式及玻尔氢原子的量子理论；理解索莫菲椭圆轨道理论的数学推导以及相对论修正；并了解夫兰克-赫兹实验和史特恩-盖拉赫实验的实验事实并掌握实验如何验证原子能级和空间取向量子化。第三章 量子力学初步掌握并对量子力学处理问题有初步了解及波粒两象性和量子化概念；掌握不确定关系的表述、含义和应用第四章 碱金属原子和电子自旋掌握电子轨道运动磁矩的表示式及角动量取向量子化特征；了解史盖实验的目的，原理及结果，困惑；掌握电子自旋与轨道运动的相互作用以及公式的推导；掌握碱金属双线的解释；掌

12、握朗德g因子计算，及磁场对原子能级的影响及塞曼效应；了解碱金属双线，史盖实验，塞曼效应从不同角度证明了电子自旋的存在；明了氢光谱精细结构及特点。第五章 多电子原子了解氦光谱和能级，掌握LS耦合和JJ耦合的特点及条件；掌握泡利不相容原理掌握态项的求法；了解多电子原子光谱的特点及有关的选择定则；能用现代观点解释元素周期表。第六章 在磁场中的原子掌握原子的有效磁矩的概念并能计算原子的有效磁矩及塞曼分裂能级，并了解其分裂的原因；定量计算塞曼效应中谱线的分裂，并能作出能级跃迁图；了解塞曼效应中谱线的偏振特性。第七章 原子的壳层结构 理解原子的壳层结构，能计算支壳层和主壳层的最大电子数；掌握电子填充的一般次序，并能确定原子的基态原子态第八章 X射线了解X射线的发现及波粒二象性；掌握韧致辐射、标识辐射的机制；了解X射线吸收及吸收限等概念。 第十章 原子核了解原子核的基本性质，核力的基本性质，原子核结构模型；掌握核衰变的规律及条件；掌握结合能的概念；知道核反应的应用。第十一章 基本粒子熟悉粒子的相互作用分类和四种相互作用的一般特征；了解对称性和守恒律在研究粒子中的作用，并掌握宇称、同位旋等概念；根据守恒定律和相互作用的特点初步判断反应能否进行以及属于何种相互作用三、章节学时分配章次总课时课堂讲授实验上