原子物理与量子力学.doc

原子物理与量子力学 Atomic Physics and Quantum Mechanics 哈尔滨理工大学应用科学学院应用物理系 相关说明 一、课程名称 原子物理与量子力学 二、计划学时 108（每周3次6学时） 三、课程性质 技术基础课 四、适用专业 应用物理学、材料物理学、光信息科学与技术、电子科学与技术 五、主要内容 本课程内容主要可分为两大部分：1、原子物理学；2、量子力学。原子物理学主要介绍原子物理学的发展。从光谱学、X射线等方面的实验事实总结出能级规律，进一步分析原子结构的特点。量子力学是二十世纪初建立起来的一门崭新的学科。通过五个基本原理的引入，逐步构筑了量子力学的理论框架。教学过程中，尽可能将两部分的相关内容结合讲授，利于学生理解和吸收。 原子物理学与量子力学是物理类学生的理论基础。通过该课程的学习，学生应掌握有关原子等微观粒子的基本物理概念及反映其物理性质的基本规律，使学生了解和掌握现代一些重要的物理观念，并为应用技术准备理论基础。 六、教材与参考书 《原子物理学》，褚圣麟，高教出版社 《量子力学教程》，周世勋，高教出版社 七、备注 本课程采用多媒体教学，重点难点等采用特定的文字表现方式或动画声音等形式体现，可在“《原子物理与量子力学》课件”的相关章节观察效果。 目 录 绪 论 1 本章小结 1 第一章 原子的基本状况 2 §1.1 原子的质量和大小 2 §1.2 原子的核式结构 2 本章小结 3 第二章 原子的能级和辐射 4 §2.1 原子光谱的一般情况与氢原子光谱 4 §2.2 经典理论的困难和光的波粒二象性 4 §2.3 玻尔氢原子理论 5 §2.4 类氢体系光谱 5 §2.5 夫兰克-赫兹实验 5 §2.6 量子化通则 6 §2.7 电子的椭圆轨道 6 §2.8 史特恩-盖拉赫实验与原子空间取向的量子化 7 §2.9 量子理论与经典理论的对应关系 对应原理 7 本章小结 7 第三章 量子力学的运动方程—Schr?dinger方程 8 §3.1 物质的波粒二象性 8 §3.2 波函数的统计解释 8 §3.3 态叠加原理 9 §3.4 薛定谔方程 9 §3.5 几率守恒定律与定态薛定谔方程 9 §3.6 一维无限深势阱 10 §3.7 势垒贯穿 10 §3.8 线性谐振子 10 §3.9 电子在库仑场中的运动 11 §3.10 氢原子 11 本章小结 12 第四章 量子力学中的力学量 13 §4.1 力学量算符 13 §4.2 动量算符与角动量算符 13 §4.3 厄密算符的本征函数 14 §4.4 力学量的取值分布 14 §4.5 算符的对易关系 14 §4.6 测不准关系 15 §4.7 守恒定律 15 本章小结 16 第五章 碱金属原子的光谱和能级 17 §5.1 碱金属原子的光谱和结构特点 17 §5.2 碱金属原子光谱的精细结构 17 §5.3 电子自旋与轨道运动的相互作用 18 §5.4 单电子跃迁的选择定则 18 *§5.5 氢原子光谱的精细结构与蓝姆移动 18 本章小结 19 第六章 多电子原子 20 §6.1 氦与第二族元素的光谱和能级 20 §6.2 具有两个价电子的原子态 20 §6.3 泡利原理与同科电子 21 §6.4 复杂原子光谱的一般规律 21 §6.5 辐射跃迁的普适选择定则 21 §6.6 He-Ne激光器 22 本章小结 22 第七章 磁场中的原子 23 §7.1 原子的磁矩 23 §7.2 外磁场对原子的作用 23 §7.3 史特恩-盖拉赫实验的结果 23 §7.4 顺磁共振 24 *§7.5 物质的磁性 24 §7.6 塞曼效应 25 本章小结 25 第八章 原子的壳层结构 26 §8.1 元素性质的周期性 26 §8.2 原子的电子壳层结构 26 §8.3 原子基态的电子组态 26 本章小结 27 第九章 X射线 28 §9.1 X射线的产生及测量 28 §9.2 X射线的发射谱及相关能级 28 *§9.3 X射线的吸收和散射 28 *§9.4 X射线在晶体中的衍射 29 本章小结 29 第十章 态和力学量的表象 30 §10.1 态的表象 30 §10.2 算符的矩阵表示 30 §10.3 量子力学公式的矩阵表述 31 §10.4 幺正变换 31 §10.5 狄拉克符号 31 §10.6 占有数表象 32 本章小结 32 第十一章 微扰理论 33 §11.1 非简并定态微扰理论及其应用 33 §11.2 简并情况下的微扰理论及其应用 3