原子物理学教学大纲(1)

一、教学目标1. 知识与技能（1）了解原子物理的基本概念和原理；（2）掌握原子结构的基本知识；（3）学会使用原子物理的基本公式进行计算。

2. 过程与方法（1）通过实验探究，培养学生的观察能力和实验操作能力；（2）通过小组讨论，培养学生的合作精神和交流能力；（3）通过自主学习，提高学生的自主学习能力和创新能力。

3. 情感态度与价值观（1）激发学生对原子物理的兴趣，培养学生对科学的热爱；（2）培养学生严谨求实的科学态度；（3）培养学生尊重他人、团结协作的团队精神。

二、教学重难点1. 教学重点（1）原子结构的基本知识；（2）原子物理的基本公式。

2. 教学难点（1）原子结构中电子排布规律；（2）原子物理公式在具体问题中的应用。

三、教学过程1. 导入新课（1）回顾原子物理的基本概念和原理；（2）引出原子结构的基本知识。

2. 新课讲授（1）原子结构的基本知识1）原子核和电子；2）原子结构示意图；3）原子光谱。

（2）原子物理的基本公式1）波尔模型；2）氢原子能级公式；3）电子云密度分布。

3. 实验探究（1）原子光谱实验；（2）氢原子能级跃迁实验。

4. 小组讨论（1）原子结构中电子排布规律；（2）原子物理公式在具体问题中的应用。

5. 自主学习（1）学生自主查阅资料，了解原子物理的更多知识；（2）学生自主完成课后习题。

6. 总结与拓展（1）总结本节课所学内容；（2）拓展原子物理在其他领域的应用。

四、教学评价1. 课堂表现评价（1）学生出勤情况；（2）学生课堂参与度；（3）学生课堂纪律。

2. 实验探究评价（1）学生实验操作规范程度；（2）学生实验数据准确性；（3）学生实验报告完整性。

3. 课后作业评价（1）学生完成作业的及时性；（2）学生作业质量；（3）学生作业中的错误及纠正情况。

五、教学反思1. 教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教；2. 调动学生的学习兴趣，激发学生的学习积极性；3. 注重培养学生的实验操作能力和创新思维；4. 提高课堂效率，关注学生的全面发展。

原子物理课程教学大纲 课程基本信息（Course Information）课程代码 （Course Code） PH244学时（Credit Hours）48学分（Credits）3课程名称 （Course Name） （中文）原子物理 （英文）Atomic Physics课程性质(Course Type)专业基础必修课程 授课对象（Audience）物理学专业、应用物理学专业大学二年级本科生 授课语言(Language ofInstruction)中文开课院系（School）物理与天文学院 先修课程（Prerequisite）高等数学、力学、热学、电磁学、光学授课教师 （Teacher） 董兵课程网址(Course Webpage)（选填）*课程简介（Description） 本课程的主要目标和任务是：以原子结构为中心，以实验事实为线索，使学生能够熟练掌握原子物理学的基本原理和基本规律，掌握原子的结构、运动规律和研究方法，培养学生分析问题和解决问题的能力，并循序渐进讲授量子力学的基本概念和理论方法。

要求学生熟悉量子理论的物理图像，掌握基本概念，能应用相应的数学方法求解简单的量子体系（如一维问题），并为以后继续学习量子力学课程打下坚实的基础。

*课程简介（Description） This course provides a review of previous stages in the development of quantum theory, which includes blackbody radiation, photoelectric effect, Compton scattering, atomic structure, the Bohr model of atom, atom in magnetic field, Stern Gerlach experiment, spin hypothesis, addition of orbital and spin angular moments, atom with multi‐electrons, Pauli exclusive principle, and Periodic table. The course also covers basic concepts and topics in quantum mechanics, such as wave-particle duality, uncertainty principle and Schrödinger's equation, incorporating elementary applications, such as one-dimensional potential problems, and three-dimensional hydrogen atom.课程教学大纲（course syllabus）*学习目标(Learning Outcomes) 1．让学生了解古典物理的困难，旧量子论的建立及其不足 2．学习量子力学的基本原理及其基本数学方法3．学习量子力学的简单应用——一维及氢原子问题*教学内容、进度安排及要求 (Class Schedule & Requirements) 教学内容 学时 教学方式作业及要求基本要求 考查方式绪论 2 讲授 无 了解原子物理学的研究对象、发展简史及课程的特点、学习方法、要求。

《原子物理学》教案课程简介：《原子物理学》是在经典物理课程（力学、热学、电磁学、光学）之后的一门重要必修课程。

它上承经典物理，下接量子力学，属于近代物理的范畴。

它以力、热、光、电磁等课程的知识为基础，从物理实验规律出发，引进量子化概念，探讨原子、原子核及基本粒子的结构和运动规律，从微观机制解释物质的宏观性质，同时介绍原子物理学知识在现代科学技术上的重大应用。

本课程强调物理实验的分析、微观物理概念和物理图像的建立和理解。

通过本课程教学，使学生初步了解物质的微观结构和运动规律，了解物质世界中三个递进的结构层次，为学习量子力学和后续专业课程打下基础。

在内容体系的描述上，原子物理学采用了普通物理的描述风格，讲述量子物理的基本概念和物理图像，以及支配物质运动和变化的基本相互作用。

该课程大致分为三个层次：第一是成熟、已有定论的基本内容，要求学生掌握并能运用；第二是目前已取得的最新研究成果，要求学生明确其物理概念和物理图像；第三是前沿研究课题内容，要求学生了解并知道其研究方向。

本课程注重智能方面的培养，力求讲清基本概念，而大多数问题需经学生通过阅读思考去掌握。

部分内容由学生自行学习。

本课程原则上采用SI 单位制，同时在计算中广泛采用复合常数以简化数值运算。

[通常用Å（1Å=10-10m ）描写原子线度，用fm (m fm 15101-=)描写核的线度，用eV 、MeV 描述原子和核的能量等。

]第一章 原子的位形：卢瑟福模型§1-1背景知识“原子”概念（源于希腊文，其意为“不可分割的” ）提出已2000多年，至19世纪，人们对原子已有了相当的了解。

由气体动理论知，1mol 原子物质含有的原子数是12310022.6-⨯=mol N A 。

因此可由原子的相对质量求出原子的质量，如最轻的氢原子质量约为kg .2710671-⨯；原子的大小也可估计出来，其半径是nm .10(m 1010-)量级。

《原子物理学》考试大纲
（1）原子的位形：卢瑟福模型
●原子的质量、大小
●盖革-马斯顿散射实验原理
●卢瑟福的原子模型及散射公式
（2）原子的量子态: 玻尔模型
●黑体辐射实验，光电效应实验
●玻尔模型，类氢光谱，能量公式，能级图
●碱金属原子光谱，原子实极化和贯穿
（3）量子力学导论
●德布罗意公式，物质波
●波函数的统计解释，戴维孙-革末实验
●测不准关系
●薛定谔方程的简单应用
●氢原子薛定谔方程解的结论
（4）原子的精细结构：电子的自旋
●电子的磁矩
●史特恩―盖拉赫实验
●电子自旋，原子磁矩
●碱金属双线，原子态的描述
●单电子辐射跃迁的选择定则
●自旋-轨道相互作用能量，塞曼效应
（5）多电子原子: 泡利原理
●氦的光谱和能级
●电子组态，L-S藕合，j-j耦合
●泡利原理，原子状态符号
●洪特定则，朗德定则，通用选择定则
●最大容量原理，最小能量原理，原子基态
●电子组态和原子基态，原子能级图
注：参考书
1、《原子物理学》(第4版) 杨福家主编，高等教育出版社; 2010年12月1日
2、《原子物理学》（第1版）褚圣麟主编，高等教育出版社; 1979年6月1日。

《原子物理学》课程学习资料（2011年5月许迈昌编写）一、教学目的：本课程是应用物理学的一门专业基础课，属普通物理课程，其任务使学生掌握原子的组成成份，理解组成原子的电子、原子核之间的相互作用及电子的运动规律，理解原子的量子理论，理解电子的量子角动量和量子磁矩，理解磁场对原子磁矩的作用，理解原子能级结构，理解原子辐射规律和原子光谱．理解原子核的组成以及核衰变、核反应等现象．了解原子物理的实验方法及具体应用，提高学生科学研究的素质． 二、课程内容要求第一章 原子的位形：卢瑟福模型理解电子和原子核的电量、质量和大小量级，使学生掌握原子线度及组成成份，掌握原子的卢瑟福有核模型，理解α粒子散射的实验和理论．瞄准距离21201cot ,224Z Z e a b a Eθπε==第二章 原子的量子态：玻尔模型理解黑体辐射、光电效应规律，使学生理解微观领域物理量的量子化规律，逐步理解微观领域的研究方法，理解原子核对核外电子的基本作用——库仑场，理解玻尔原子量子能级（假说）与原子光谱（实验测量）的关系．光量子的能量与动量,/E h p h c νν==，类氢离子光谱波数242222230211111(),,()(4)21e A A e e Ae m E R R Z R R m c m n n ch hc hc m παλπε∞=-===='+。

第三章 量子力学导论：理解波粒二象性,/,E h h p p mv νλ===、不确定关系/2,/2x x p E t ∆∆≥∆∆≥ 、波函数、概率密度2P ψ=、态叠加原理，薛定谔方程等概念与规律．使学生了解研究微观领域的基础——量子力学的基本概念和基本理论，掌握原子的角动量量子规则． 第四章 原子的精细结构：电子的自旋理解原子磁矩、电子自旋的概念，使学生掌握微观领域独有的自旋运动，理解自旋与轨道相互作用，理解关于原子角动量的矢量模式，理解原子角动量的耦合方式，理解原子磁矩与原子角动量的关系，理解磁场对原子磁矩的作用，理解原子光谱精细结构产生的原因，理解塞曼效应与原子角动量的关系．222ˆˆ31()ˆ22J SL g J-=+，,j z j j B m g μμ=-，0,1,2,,j m j=±±± ，类氢原子L-S 耦合43()2(1)Z U E n l l α∆=+，2211()4e eB m g m g m ννπ'=+-，帕刑-巴拉克效应(2)2s L ee BU m m m =+ ， 第五章 多电子原子：泡利原理理解氦光谱和能级、角动量耦合、泡利原理、周期表、多电子组态和原子能态、洪特定则的内容．掌握两个角动量耦合的一般法则，理解两个价电子原子的光谱和能级，理解泡利原理，了解元素周期表、原子壳层理论，了解多电子组态和原子能态的关系，了解用ML 投影方法给出原子基态．第六章X射线：理解X射线产生的机制，了解X射线的吸收，了解吸收限、掌握康普顿散射．第七章原子核物理学概论：认识核的基本特性，掌握结合能、核自旋、核磁矩等概念，了解核力、核结构模型，了解核衰变的统计规律、α衰变、β衰变、了解γ衰变．参考书目1 韦斯科夫．二十世纪物理学．科学出版社，19792 费米夫人．原子在我家中．科学出版社，19793 王福山．近代物理学史研究（一）（1983），（二）（1986）．复旦大学出版社．二、部分习题(一)论述题1．夫朗克—赫兹实验的原理和结论。

《原子分子物理导论》课程教学大纲课程名称：原子分子物理导论课程类别：专业选修课适用专业：物理学考核方式：考查总学时、学分：32 学时 2 学分其中实验学时：0 学时一、课程性质、教学目标《原子分子物理导论》是在物理学专业基础课《原子物理》以及专业主干课《量子力学》基础上开设的一门物理学专业选修课。

本课程在着重阐述物理概念和规律，力求说理清楚、重点突出，在《原子物理》的基础上进一步介绍原子分子物理学相关的基础知识，了解原子分子物理领域的研究前沿和进展。

通过本课程应使学生建立更为丰富的微观世界物理图像，培养学生的抽象思维能力、分析问题和解决问题的能力，激发学生对原子分子物理学研究前沿的兴趣。

本课程是拓展学生对原子分子物理领域认识的重要基础。

课程教学目标为：课程教学目标1：使学生了解原子分子物理学的主要研究内容，以及原子分子物理领域的研究前沿和进展，开拓学生的视野，引导学生善于思考、乐于探索，培养其良好的科学素养。

课程教学目标2：在原子基态结构的基础上进一步了解原子的激发态结构以及分子的能级结构，拓展学生的知识体系，为将来从事物理学教学工作奠定扎实的基础。

课程教学目标3：在学习过程中，引导学生了解原子分子物理领域的研究方法，激发学生的求知欲，提高学生分析问题和解决问题的能力。

重点：原子的低激发态结构、双原子分子的能级结构难点：原子和分子的电子态五、课程教学方法与教学手段教学方法：讲授式教学方法、讨论式教学方法、问题导向式教学方法、探究式教学方法等教学手段：多媒体辅助教学、网络教学平台辅助教学六、课程教学内容第一章原子分子物理的主要研究内容（10学时）1．教学内容（1）电子、原子分子及离子碰撞；（2）团簇；（3）强场效应；（4）原子分子测控；2．重、难点提示(1)原子分子物理的发展及研究内容第二章原子的激发态结构（8学时）1．教学内容（1）中心力场近似和电子组态；（2）碱金属IA族、IB族和IIIA族原子；（3）碱土金属IIA族、IIB族原子；（4）高激发态简述；2．重、难点提示（1）中心力场近似；（2）原子的低激发态结构；第三章分子的能级结构（14学时）1．教学内容（1）玻恩-奥本海默近似和分子势能函数；（2）双原子分子的转动和振动结构；［4］《原子结构与光谱》（第1版），芶秉聪，吴晓丽，王菲编，国防工业出版社，2007年；［5］《量子力学教程》（第2版），曾谨言编，科学出版社，2008年；［6］《物理学前言问题》（第1版），王顺金编，四川大学出版社，2005年；［7］《结构化学基础》（第5版），周公度，段连运编，北京大学出版社，2017年；［8］《强激光场中的原子、分子与团簇》（第1版），刘杰，夏勤智，傅立斌编，科学出版社，2014年；［9］《分子结构和分子势能函数》（第1版），朱正和，俞华根编，科学出版社，1997年；。

原子物理学电子教案第一章：引言1.1 课程介绍了解原子物理学的基本概念、研究对象和意义。

掌握原子的结构、特性以及原子物理学的发展历程。

1.2 原子物理学的基本概念原子：物质的基本组成单位，由原子核和核外电子组成。

原子核：带正电的粒子，由质子和中子组成。

核外电子：带负电的粒子，围绕原子核运动。

1.3 原子物理学的研究对象原子核结构：研究原子核内部的组成、性质和相互作用。

原子光谱：研究原子在不同能级间的跃迁和辐射。

原子碰撞：研究原子在相互作用过程中的动力学行为。

1.4 原子物理学的发展历程道尔顿原子论：提出原子概念，认为原子是不可分割的基本粒子。

汤姆逊原子模型：提出“葡萄干面包式”原子模型。

卢瑟福原子模型：提出原子核式结构模型。

玻尔原子模型：引入量子理论，解释原子的光谱线。

量子力学：发展完善，揭示原子内部微观世界的基本规律。

第二章：原子核结构2.1 原子核的基本性质质子数（Z）：原子核中质子的个数，决定了元素的种类。

质量数（A）：原子核中质子和中子的总数。

原子序数（W）：原子核中质子数和中子数的差值。

2.2 原子核的稳定性结合能：原子核中质子和中子相互作用的总能量。

比结合能：结合能与核子数的比值，反映原子核的稳定性。

原子核衰变：放射性元素的原子核自发地放出射线，转变为其他元素。

2.3 原子核的分类轻核：质量数小于56的原子核。

重核：质量数大于56的原子核。

超重核：质量数大于84的原子核。

2.4 原子核的相互作用强相互作用：原子核内部质子和中子之间的基本相互作用。

电磁相互作用：带电粒子之间的相互作用。

弱相互作用：引起原子核衰变的基本相互作用。

第三章：原子光谱3.1 原子光谱的基本概念能级：原子内部电子可能存在的状态。

能级跃迁：电子从一个能级跃迁到另一个能级的过程。

光谱：原子跃迁时放出的电磁辐射。

3.2 线光谱和连续光谱线光谱：由特定原子发射或吸收的特定波长的光组成的谱线。

连续光谱：包含从红光到紫光所有波长的光。