普通物理
力  学
热  学
电 磁 学
光  学
原子物理
教学大纲
课程简介
电子教案
多媒体课件
量子力学
固体物理
物理学史
人文物理
当前位置:网站首页 - 原子物理 - 教学大纲
原子物理 [教学大纲]
02020005 《原子物理学》教学大纲                 学时:32     学分:2
一.课程目的及要求
1. 目的
本课程是光信息科学与技术专业和物理学、应用物理专业的一门重要的基础理论课程,原子物理学是近代物理的入门课程,是量子力学的先导课程。通过本门课程的学习,使学生系统的掌握原子物理学的基本原理和基本知识,初步了解微观世界的物质结构及运动规律,建立初步的量子概念及图像,对物质世界有更深入的而且较系统的认识,使学生具有分析、处理原子物理问题的初步能力,为后继课程量子力学的学习打下良好的基础。
2. 要求
1)掌握卢瑟福公式的实验验证和原子的有核模型,理解卢瑟福公式推导;
2)理解氢原子光谱、碱金属光谱及双价原子的光谱的实验规律,理解并合原理及光谱项的物理意义;
3)全面掌握玻尔──索末菲氢原子理论,并能熟练运用推导氢原子(类氢离子)的轨道、能级、光谱量子化公式;
4)深入了解夫兰克──赫兹实验。史特恩─盖拉赫实验事实,掌握实验如何验证原子能级量子化和空间取向量子化;
5)掌握电子自旋概念及多电子的原子实价电子模型,并能熟练应用这些概念解释碱金属能级、光谱的分布结构及其精细结构;
6)掌握角动量的合成L─S法则,了解J—J法,并能用来熟练处理和解释双价原子能级及光谱规律;
7)掌握各量子数的意义以及对应的物理量的关系;
8)掌握原子在磁场中的能级、光谱分裂规律──塞曼效应,并能熟练应用解决一定的问题;
9)掌握填充电子壳层的两个原理(泡利原理、能量最低原理),了解莫色勒定律及用途,掌握简单原子基态时电子组态及原子态的确定,解释元素周期表的物理实质;
   (10)理解玻尔半量子理论的困难;掌握微观粒子的波粒二象性及德布罗义假设、波函数及统计意义、测不准关系;理解薛定谔方程及氢原子薛定谔方程的解。
二.课程内容及学时分配                                           
理论讲授:                                                          28学时
习题课                                                               4学时
1.绪论                                                             ( 1学时)
原子物理学研究对象、发展简史、学习原子物理的意义及重要性,原子物理与经典物
理和量子力学的关系、学习本课程的要求。
2. 原子模型及其实验基础                                             ( 2学时)
α粒子散射实验(B),卢瑟福公式及原子的核式结构(A)。
3. 原子的能级与辐射                                                (6+2学时)
氢原子光谱的实验规律及玻尔的氢原子量子理论(A)。类氢离子的光谱及玻尔理论对类氢离子的应用(B);里德堡常数修正(C),夫兰克──赫兹实验及能级量子化验证(B);索末菲量子条件及椭圆轨道理论(B);史特恩─盖拉赫实验及原子磁矩、空间量子化(A);玻尔理论的成功与局限(C)。
4. 碱金属原子、光谱精细结构与电子自旋                              ( 5+1学时)
碱金属原子光谱及量子数亏损(C)。碱金属原子结构,原子实极化和轨道贯穿理论(A),有效核电荷(C)。碱金属原子光谱的精细结构与原子自旋及量子态的确定(B),电子自旋与轨道运动的相互作用(A),钾钠原子能级图(A),单电子辐射跃迁的选择定则(A);氢原子光谱的精细结构(B)。
5. 多电子原子 和泡利原理                                              (4学时)
多电子原子电子组态和原子态(A), L─S,J─J耦合(A),洪特定则(A);一般选择定则;多电子原子光谱及能级图(A);泡利原理与同科电子的原子态(B);复杂原子光谱和原子态的一般规律(C);原子的激发和辐射跃迁实例He-Ne激光器(B)。
    6.在磁场中的原子(原子的磁效应)                                    (4+1学时)
原子总磁矩(A),外磁场对原子的作用(A),在磁场中原子能级的分裂和光谱分裂(A);正常塞曼效应和反常塞曼效应(A);塞曼效应史特恩──盖拉赫实验定量结果(B),顺磁共振(B)。
    7.原子的壳层结构                                                      (3学时)
元素的周期性的物理解释(A)。电子壳层结构(B),莫塞莱定律和莫塞莱图(C),电子壳层填充及原子基态电子组态和原子态组成(A)。
8.量子力学简介                                                        (3学时)
玻尔半量子理论的困难(B);戴维孙—革末实验(C),德布罗义假设及实物粒子的波粒二象性(A);测不准关系(A);波函数及统计意义(A);薛定谔方程及氢原子薛定谔方程的解(A)。
    9.**核物理讲座                                                         (课外)
三.说明
1. 本大纲是根据教育部1998年颁布的“关于普通高等学校修订本科专业教学计划的原则意见”和“普通高等学校专业介绍”中对物理学、应用物理学和光信息科学与技术专业基本培养规格和教学基本要求制定的;
2. 7+2中7表示教材讲授的课时数,2表示习题课的课时数。习题课可采用讨论的方式进行;
3. 本课程是物理类各专业的基础课程,是普通物理学的最后一部分,又是学习近代物理入门课程,故教学中应处理好经典理论和近代物理的过渡;
4. 根据专业需要以及学时安排,本课程大纲舍去了传统内容核物理部分,将原子物理部分作为重点教授内容。并在课外安排核物理讲座(**部分),要求学生自学;
5. 对量子力学内容,因有后继课程且课时较多,故大纲不预设定很多的课时;
6. 本课程应着重从物理实验宏观事实出发规律采用分析、归纳、总结的方法,揭示经典理论的困难,在原子领域引进量子化的概念,探讨原子结构和某些运动规律。本大纲强调实验分析,物理概念和图像的建立;
7. 鉴于本课程的特点,在微观体系的崭新图像建立过程,充分体现了进行科学探索的方法,对于培养学生的科学素养、综合素质能力,故在讲授此课程时,不仅限于知识的传授而应充分运用课程特点,注重讲方法、讲独立思考创新精神;
8. 课程各章节具体教学要求见本大纲第二部分标注: 重点掌握为A;一般掌握为B;一般了解为C。
适应专业及层次:物理学、应用物理学、光信息科学与技术本科专业
推荐教材参考书:
1. 原子物理学,褚圣麟编,高等教育出版社,1979。
  2. 原子物理学,杨福家编,高等教育出版社,2001。  
  Copy Right © 2007-2015,All Rights Reserved. 版权所有:青岛大学物理科学学院
地址:青岛市宁夏路308号 电话:0532-85955977