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时间:2018-08-02
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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
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