原子物理学教学大纲

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1、《原子物理学》课程教学大纲（54学时）（理论课程）一课程说明（一）课程概况课程中文名称：《原子物理学》课程英文名称：AtomicPhysics课程编码：3910252109开课学院：理学院适用专业/开课学期：物理学、应用物理学/第四学期学分/周学时：3/3《原子物理学》是物理学专业的一门重要专业核心必修课程，属于专业发展课程。原子物理学是研究介于分子和原子核两层次间物质结构的科学，研究这一层次是由什么组成，组成物是怎样运动和发生相互作用的。原子物理学的发展为量子力学的建立奠定了基础，它上承经典物理，下接量子力学，属于近代物理的范畴，

2、随着科学技术的发展，原子物理学在许多领域得到广泛地应用和拓展。《原子物理学》是《量子力学》、《固体物理学》等近代物理课程的基础学科，学习本课程必须先修《高等数学》、《力学》、《电磁学》和《光学》。（二）课程目标1.使学生初步建立描述微观世界的物理图像，掌握原子、原子核的结构和运动规律，了解粒子物理中的有关知识，为今后继续学习量子力学、固体物理学、近代物理实验等课程打下坚实基础。2.掌握研究原子物理问题的基本方法，明确如何由分析实验结果出发，建立物理模型，进而建立物理理论体系的过程，培养学生分析问题和解决问题的能力。3.使学生了解一些

3、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。培养学生辩证唯物主义世界观。（三）学时分配章（专题）主要内容理论学时1原子的基本状况（含绪论）42原子的能级和辐射63量子力学初步64碱金属原子和电子自旋65多电子原子66在磁场中的原子67原子的壳层结构48X射线49原子核810基本粒子4二教学方法和手段以启发式教学为主，学生自学为辅。教学中要注重理论教学中穿插背景材料、物理学史的教学，注重物理思想、物理方法的教学，注重把学科前沿引入经典内容的教学中，提倡学生课外查阅文献了解学科前沿。三教学内容第一

4、章原子的基本状况（含绪论）（4学时）一、教学目标1．了解原子物理学的发展历史及原子物理学研究的内容、方法和手段；2．掌握原子的静态性质；3．掌握原子的核式模型及实验基础、卢瑟福散射公式；4．了解对两种主要的原子模型的定性半定量分析、核式模型的意义及经典物理在其中遇到的困难。二、教学重、难点重点：原子的核式模型和卢瑟福散射公式。难点：卢瑟福散射公式的推导。三、主要内容1.原子物理学的发展史及研究的内容、方法、手段；2.原子的基本状况；3.卢瑟福核式模型的提出；4.卢瑟福α粒子散射理论及实验验证；5.核式结构的意义和困难。第二章原子的能

5、级和辐射（6学时）一、教学目标1．掌握氢原子光谱规律及光谱线系公式；2．掌握玻尔氢原子理论，能够解释氢原子和类氢离子光谱的实验规律，正确作出氢原子和类氢离子的能级结构图；3．掌握光谱项、能级、线系限、波数、基态、激发态、激发能，电离能等基本概念；1．掌握夫兰克—赫兹实验的目的、原理、方法；2．理解玻尔对应原理，了解玻尔理论创建的历史背景及玻尔理论的意义和困难。二、教学重、难点重点：玻尔氢原子理论难点：里德堡常数的修正三、主要内容1.氢原子光谱的实验规律；2.玻尔的氢原子理论；3.类氢离子光谱；4.夫兰克—赫兹实验；5.玻尔对应原理及

6、玻尔理论的地位。第一章量子力学初步（6学时）一、教学目标1.理解德布罗意物质波；2.掌握不确定关系；3.掌握波函数的物理意义；4.了解薛定谔方程在量子力学中的作用，掌握定态的概念，了解求解定态薛定谔方程（本征问题）的基本步骤；5.了解运用定态薛定谔方程求解氢原子问题的基本步骤，掌握描述电子空间运动的三个量子数；二、教学重、难点重点：波函数的统计诠释、不确定关系、求解定态薛定谔方程（本征问题）的基本步骤、量子力学对氢原子的描述及三个量子数。难点：波函数的统计诠释、不确定关系、量子力学对氢原子的描述。三、主要内容1.德布罗意假设及实验验

7、证；2.海森伯不确定关系；3.波函数及统计解释；4.薛定谔方程及量子力学的几个简例；5.量子力学对氢原子的描述。第二章碱金属原子和电子自旋（6学时）一、教学目标1.掌握碱金属原子光谱及能级结构特点，理解产生量子亏损的原因，掌握碱金属线系公式及量子亏损、光谱项和屏蔽系数的计算；2.掌握电子自旋、单个价电子总角动量的合成方法和描述电子量子态的四个量子数；3.掌握造成碱金属原子能级精细结构的原因及精细结构公式；4.掌握单电子跃迁选择定则，并能画出碱金属原子精细能级跃迁图；5.掌握氢原子能级的狄拉克公式和光谱的精细结构；了解兰姆移动。二、教

8、学重、难点重点：电子自旋和轨道的相互作用难点：碱金属精细结构裂距的推导三、主要内容1.碱金属原子光谱；2.原子实的极化和轨道贯穿；3.碱金属原子光谱的精细结构；4.电子自旋及其与轨道运动的相互作用；5.氢原子光谱的精细结构。第一章多电