原子物理教学大纲

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1、《原子物理学》教学大纲学时：72学分：4课程类型：必修适用专业：物理学、应用物理、物理教育一、课程的性质、地位和任务《原子物理学》是普通物理学的后继课程，是物理教育专业的一门重要基础课，它是学生开始进入微观世界研究领域的入门课程。原子物理和原子核物理学的理论基础是量子力学,它涉及较深的数学基础，并已形成较为完整的的理论体系，它适宜于在具有一定的数学基础之上设立专门的课程作系统介绍。本课程仅应用若干量子力学的结论，着重通过丰富的事例建立量子概念，通过众多的实验现象分析，提示原子和原子核层次的结构，运动规律和相互作用的特

2、点，本课程的重点放在原子物理，通过本课程的学习建立丰富的微观世界物理图象。本大纲的基本要求是使学生具有分析，处理与讲授高中原子物理的能力，能胜任中学物理教学，并为以后物理教学教育专业学生继续学习《量子力学》等有关课程和应用物理课程打下基础。在讲课中教师应注意对学生进行认识和方法论的培养，通过本课程的学习，逐步培养学生分析问题和解决问题的能力。在学习过程中应注意有关物理量和各种相互作用的量级。二、课程的主要内容概述及教学基本要求本课程介绍原子物理学的发展，原子物理学的学习方法；主要讲授原子的基本情况、原子的能级和辐射、

3、量子力学初步、碱金属原子和电子自旋、多电子原子、磁场中的原子、原子壳层结构、X射线；简单介绍基本粒子和粒子的相互作用。教学基本要求：（1）了解原子物理学、原子核物理学和粒子物理学发展的历程，培养科学研究的素质，加深对辩证唯物主义的理解。（2）了解原子和原子核及粒子所研究的内容和前沿研究领域的概况，培养有现代意识、有远见的新一代大学生。（3）掌握原子、原子核和粒子物理学的基本原理、基本概念和基本规律；掌握处理原子、原子核和粒子物理学现象及问题的手段和途径。培养学生掌握科学研究的基本方法。（4）使学生了解无限分割的物质世

4、界中的依次深入的不同结构层次，理解原子核的结构和基本性质、基本运动规律，初步了解基本粒子的各种基本知识。（5）结合一些物理学史介绍，使学生了解物理学家对物理结构的实验——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，并为以后继续学习量子力学和有关课程打下基础。本课程在本、专科学生的讲授内容上相同，但在考核时难度上可适当降低些。本课程计划72课时，课时分配仅供参考，内容次序也可以适当变动。带“*”的内容可根据实际情况选讲。三、课程内容第一章原子的基本情况教学内容：51、原子的质

5、量和大小2、原子的核式结构基本要求：了解ａ粒子散射实验对认识原子结构的作用，理解如何由实验得出原子核式结构的结构。重点：第2节难点：第2节第二章原子的能级和辐射教学内容：1、光谱——研究原子结构的重要途径之一2、氢原子光谱和原子光谱的一般情况3、玻尔的氢原子理论和关于原子的普遍规律4、类氢离子的光谱5、夫兰克—赫兹实验与原子能级6、量子化通则7、电子的椭圆轨道和氢原子能量的相对论效应8、史特恩—盖拉赫实验与原子空间取向的量子化9、原子的激发和辐射激光原理10、对应原理和玻尔理论的地位基本要求：1、掌握氢原子光谱规律及

6、巴尔末公式2、掌握玻尔基本假设，圆轨道量子化条件，能量公式，主量子数，氢能级图。3、掌握玻尔理论来解释氢原子和类氢原子的结构及其光谱规律。4、理解夫兰克—赫兹实验对于原子定态的证明5、了解索末菲量子化条件，对电子的椭圆轨道仅作扼要叙述，不作详细讨论6、掌握原子的磁性与空间量子化的意义7、掌握主量子数，角量子数和磁量子数的意义及其重要性8、了解玻尔氢原子理论的局限性，说明新量子论（量子力学）产生并取代旧量子论的必然性9、了解原子的自发辐射，受激辐射与吸收重点：本章的重点是2、3、8节第三章量子力学初步教学内容：1、物质

7、的波粒二象性2、不确定原理3、波函数及其物理意义4、薛定谔波动方程5、量子力学问题的几个简例6、量子力学对氢原子的描述基本要求：51、了解微观粒子二象性的实验事实，掌握微观粒子二象性的德布罗意关系2、了解测不准关系的含义及其在分析物理现象中的意义3、描述微观粒子运动状态的波函数的统计意义4、了解建立薛定谔波动方程及其简单应用5、清楚量子力学对氢原子的描述的结果重点：本章的重点是1、6节难点：第2、3节第四章碱金属原子和电子自旋教学内容：1、碱金属原子的光谱2、原子实验的极化和轨道贯穿3、碱金属原子光谱的精细结构4、电

8、子自旋同轨道运动的相互作用5、单电子辐射跃迁的选择定则6、氢原子光谱的精细结构与蓝姆移动基本要求：1、掌握碱金属原子能级和光谱的一般特性2、了解原子实验极化与轨道贯穿的作用3、掌握电子自旋概念与自旋量子数的意义4、掌握角动量合成，并理解其对于碱金属原子光谱精细结构的说明5、知道电子自旋与轨道运动的相互作用能，推出相互作用能量公式，但不详细讨论重