《原子物理学》课程教学大纲

第页《原子物理学》课程教学大纲课程编号：20811205总学时数：56总学分数：3.5课程性质：必修课适用专业：物理学一、课程的任务和基本要求：1.了解原子物理学发展的历程。2.了解原子物理学内容和前沿研究领域的概况。3.掌握原子物理学的基本原理、基本概念和基本规律,培养掌握科学知识的方法。4.掌握处理原子物理学涉及的物理现象以及解决问题的手段和方法,培养科学研究的方法。5.通过各种实验手段，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。6.通过原子物理学的学习使学生了解如何由分析物理实验结果出发、建立物理模型，进而建立物理理论体系的过程，了解微观物理学对现代科学技术重大影响和各种应用，了解并适当涉及正在发展的学科前沿，扩大视野，引导学生勇于思考、乐于探索发现，培养其良好的科学素质。7.通过原子物理学的学习使学生了解实验——理论——再实验——再理论的无限认识过程，了解微观物理学对现代科学技术重大影响和各种应用，并为以后继续深入学习量子力学和有关课程打下基础。二、基本内容和要求：绪论目的与要求:(1)掌握原子物理学和研究内容和研究方法(2)了解原子物理学、原子核物理学的发展简史，了解原子、原子核的研究对象、研究方法。第一章原子的位形：卢瑟福模型1.1背景知识1.2卢瑟福模型的提出1.3卢瑟福散射公式1.4卢瑟福公式的实验验证1.5行星模型的意义及困难要求：(1)掌握原子的基本性质(2)了解汤姆逊模型和卢瑟福模型的区别(3)掌握卢瑟福的散射理论第二章原子的量子态：玻尔模型2.1背景知识2.2玻尔模型2.3实验验证之一：光谱2.4实验验证之二：弗兰克一赫兹实验2.5玻尔模型的推广要求:(1)掌握玻尔的原子模型及原子理论(2)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-索末菲理论第三章量子力学导论3.1玻尔理论的困难3.2波粒二象性3.3不确定关系3.4波函数及其统计解释3.5薛定谔方程3.6平均值与算符3.7氢原子的薛定谔方程解要求:(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:海森堡测不准关系(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,双缝干涉第四章原子的精细结构：电子的自旋4.1原子中电子轨道运动的磁矩4.2施特恩-盖拉赫实验4.3电子自旋的假设4.4碱金属双线4.5塞曼效应4.6氢原子能谱研究进展要求:(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,史特恩-盖拉赫实验的思想和结果(3)能熟练画出能级跃迁图(4)理解描述原子上的电子运动状态的四个量子数(5)掌握塞曼效应第五章多电子原子：泡利原理5.1氦的光谱和能级5.2两个电子的耦合5.3元素周期表要求:(1)掌握多电子原子光谱的分析方法(2)掌握塞曼效应实验的思想和方法,并能分析实验结果(3)能分析史特恩-盖拉赫实验的结果(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第六章X射线6.1X射线的发现及其波动性6.2X射线产生的机制6.3康普顿散射6.4X射线的吸收要求:(1)了解X射线的产生机理及波长的计算(2)分析康普顿散射效应第七章原子核物理概论7.1原子核物理的对象7.2核的基态特性之一：核质量7.3核力7.4核的基态特性之二：核矩7.5核模型7.6放射性衰变的基本规律7.7α衰变7.8B衰变7.9y衰变7.10核反应7.11裂变与聚变：原子能的利用要求:(1)掌握原子核的基本性质(2)能计算原子核的结合能(3)了解原子核的结构模型(4)掌握核反应的一般规律及(5)了解裂变、聚变反应和原子能的利用三、实践环节和要求：无四、教学时数分配：理论：56实验：0上机：0其它：0教学内容学时分配教学内容学时分配第一章原子的位形：卢瑟福模型4第二章原子的量子态：玻尔模型8第三章量子力学导论（5第四章原子的精细结构：电子自旋12第五章多电子原子：泡利原理10第六章X射线6第七章原子核物理概论5期中考核2习题4合计56五、其它项目（含课外学时内容）：无六、有关说明：1、教学和考核方式：本课程属考试课，考核方式为闭卷。2、习题：在课后习题中选择或者补充。3、能力培养要求：通过原子物理学的学习使学生了解如何由分析物理实验结果出发、建立物理模型，进而建立物理理论体系的过程，了解微观物理学对现代科学技术重大影响和各种应用，了解并适当涉及正在发展的学科前沿，扩大视野，引导学生勇于思考、乐于探索发现，培养其良好的科学素质。同时，使学生了解实验——理论——再实验——再理论的无限认识过程，形成良好的物理思维习惯。4、与其它课程和教学环节的联系：先修课程和教学环节：力学、热学、电磁学、光学后续课程和教学环节：量子力学平行开设课程和教学