原子物理学(Atomic Physics) 主要参考书：褚圣麟,《原子物理学》,高等教育出版社杨福家,《原子物理学》

原子物理学褚圣麟参考书：1. 原子物理学 杨福家2．原子物理学 苟清泉3．原子核物理学 吴知非4．量子物理学 史斌星5．原子物理学陈宏芳习题解答：1．近代物理学—理论和习题[美] 高特里奥.萨尔2．大学基础物理学习和题解指导-------原子物理学 陆汉忠3．大学物理学自习丛书—原子物理学 神承复等4．原子物理学题解杨德田杂志：物理 科学出版社自然杂志 自然杂志社科学 上海科技出版社课程内容。

原子物理学是物理学专业的一门重要基础课程。

它上承经典物理，下接量子力学，属于近代物理的范畴。

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象，以及支配物质运动和变化的基本相互作用，并在此基础上，利用量子力学的思想和结论，讨论物质结构在原子、原子核以及基本粒子等结构层次的性质、特点和运动规律。

研究对象原子物理学是研究原子内部结构及其运动规律。

原子物理学属近代物理学课程，它是研究物质在原子层次内由什么组成，它们如何作用，发生什么样的运动形态的理论。

即主要研究原子结构与性质及有关问题。

它是关于物质微观结构的一门科学。

研究物质结构的三个层次：原子、原子核与基本粒子的结构与运动规律。

原子 原子核 基本粒子（如n,p,e 等）大小： 10-10m~ 10D A -15m~fm <<fm 如e,r<10-18m能量： eV 106eV=meV 109eV=GeV主要讲授：原子部分：共8章ξ1，原子大小与结构ξ2，氢原子光谱与能级规律，玻尔量子理论ξ3，原子物理学的严格理论—量子力学初步ξ4，碱原子光谱与能级规律，电子自旋ξ5，多价原子光谱与能级规律，泡利原理ξ6，原子与磁场的相互作用ξ7，原子的壳层结构ξ8，X射线原子核部分：ξ10基本粒子部分：ξ11（ξ9，分子结构与分子光谱不讲）一． 原子物理学发展简史1．古人（公元前后几百年）对物质结构的探讨与认识。

国外，古希腊，B.C.400年，二种代表性观点：德膜克利特认为：物质由不可分割的最小部分（原子）组成。

原子物理学习题解答刘富义编临沂师范学院物理系理论物理教研室1.1 若卢瑟福散射用的α 粒子是放射性物质镭 C 放射的，其动能为 7.68⨯10 电子伏特。

散射物质是原子序数 Z = 79 的金箔。

试问散射角θ = 150 所对应的瞄准距离 b 多大？219 2Ze ctg θ2 279 ⨯ (1.60 ⨯ 10 ) ctg 150 (4π ⨯ 8.85 ⨯ 10 ) ⨯ (7.68 ⨯ 106 ⨯ 10 )4πε 0 K α 式中 K α = 12 Mv 是α 粒子的功能。

) (1 + M v 4 π ε = ( ) (1 + Mv4π ε 0 4 ⨯ 79 ⨯ (1.60 ⨯ 10 ) 1 7.68 ⨯ 10 6 ⨯ 1.60 ⨯ 10 sin 75ο解：当入射粒子与靶核对心碰撞时，散射角为180 。

当入射粒子的动能全部转化为两7 9 ⨯ (1 .6 0 ⨯ 1 0) 2= 9 ⨯ 10 9 ⨯= 1 .1 4 ⨯ 1 0 - 1 3 米1 0 ⨯ 1 .6 0 ⨯ 1 0第一章 原子的基本状况' 6ο解：根据卢瑟福散射公式：cot θ 2= 4 π ε 0M v 2 2 Ze 2b = 4 π ε0 K α Ze 2b得到：οb == = 3.97 ⨯ 10-15 米-12 -19 21.2 已知散射角为θ 的α 粒子与散射核的最短距离为 r m = ( 1 2 Ze 2 2 0 1 s inθ 2 )，试问上题α 粒子与散射的金原子核之间的最短距离 r m 多大？解：将 1.1 题中各量代入 r m 的表达式，得： r m in 1 2 Ze 22 1 sin θ 2 )-19 2= 9 ⨯ 10 9 ⨯ ⨯ (1 +-19 )= 3 .0 2 ⨯ 1 0 -14 米1.3 若用动能为 1 兆电子伏特的质子射向金箔。

问质子与金箔。

问质子与金箔原子核可 能达到的最小距离多大？又问如果用同样能量的氘核（氘核带一个 +e 电荷而质量是质子的两倍，是氢的一种同位素的原子核）代替质子，其与金箔原子核的最小距离多大？ο粒子间的势能时，两粒子间的作用距离最小。

课程编号：0602106原子物理学教学大纲Atomic Physics总学时：64总学分：4课程性质：专业基础课开设学期及周学时分配：第四学期 总学时64适用专业及层次：应用物理本科相关课程：量子力学、高等数学、力学、电学、热学和光学教材：《原子物理学》，褚圣麟编著，高等教育出版社。

推荐参考书：1. 原子物理学杨福家编，高等教育出版社，2001年2. 近代物理 郑广垣编 复旦大学出版社 1991年3. 原子物理学陈宏芳编科学出版社 2005年4. 原子物理郑乐民编北京大学出版社 2000年5. 近代物理基础及其应用 P. A. Tipler著 上海科技出版社 1981年6. 近代原子物理学（上、下）[法] B.凯格纳克 J.裴贝 E.裴罗拉著 科学出版社 1982年7. 量子力学 曾谨言著科学出版社2000年8. 量子物理学[美] R.埃斯伯格，R.瑞斯尼克著 1987 年课程目的及要求原子物理学是普通物理学的后续课程，是应用物理专业的一门重要基础课，它是学生开始进入微观世界研究领域的入门课程。

本课程应用若干量子力学的结论，通过丰富的事例建立量子概念，通过众多的实验现象分析，揭示原子和原子核层次的结构、性质及其相互作用规律，本课程的重点放在原子物理，通过本课程的学习建立丰富的微观世界物理图象。

通过学习掌握原子的基本结构、原子的能级和光谱的基本规律、有关原子的基本概念（原子的量子态、电子自旋、泡利原理等）、原子的重要实验事实和原子核的性质以及核反应的基本规律，了解在原子领域中经典物理遇到的主要困难，为克服这些困难而引入的一些全新的分析方法和推理方法，一些与经典物理不同的新概念，为以后继续学习《量子力学》课程和应用物理其它专业课程奠定基础。

讲课中应注意对学生进行认识论和方法论的培养，通过本课程的学习，逐步培养学生分析问题和解决问题的能力。

一、课程内容及学时分配绪论第一章 原子的基本情况（4学时）1、原子的质量和大小2、ａ粒子散射实验和原子的核式结构3、同位素第二章 原子的能级和辐射（8学时）1、氢原子光谱的规律2、玻尔的氢原子理论3、类氢离子的光谱4、夫兰克—赫兹实验与原子能级5、量子化通则6、电子的椭圆轨道和氢原子能量的相对论效应7、史特恩—盖拉赫实验与原子空间取向的量子化8、原子的激发和辐射9、激光原理10、 对应原理和玻尔理论的地位第三章 量子力学初步（4学时）1、物质的二象性2、测不准原理3、波函数及其物理意义第四章 碱金属原子和电子自旋 （8学时）1、碱金属原子的光谱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、电子自旋同轨道运动的相互作用5、单电子辐射跃迁的选择定则6、氢原子光谱的精细结构与蓝姆移动第五章 多电子原子（8学时）1、氦及周期系第二族元素的光谱和能级2、具有两个价电子的原子态3、泡利原理与同科电子4、复杂原子光谱的一般规律5、辐射跃迁的普用选择定则6、原子的激发和辐射跃迁的一个实例——氦氖激光器第六章 在磁场中的原子（6学时）1、原子的磁矩2、外磁场对原子的作用3、史特恩—盖拉赫实验的结果4、顺磁共振5、塞曼效应6、抗磁性、顺磁性和铁磁性第七章 原子的壳层结构（4学时）1、元素性质的周期性变化2、原子的电子壳层结构3、原子基态的电子组态第八章 X射线（4学时）1、X射线的产生及其波长和强度的测量2、X射线的发射谱3、同X射线有关的原子能级4、X射线的吸收5、康普顿效应6、X射线在晶体中的衍射第十章 原子核（18学时）1、原子核的基本性质2、原子核的放射衰变3、射线同实物的相互作用和放射性应用4、核力5、原子核结构模型6、原子核反应7、原子裂变和原子能8、原子核的聚变和原子能利用的展望二、教学重点与难点绪论第一章 原子的基本情况1、了解ａ粒子散射实验对认识原子结构的作用，理解如何由实验得出原子核式结构的结构2、本章重点是第2节。

《原子物理学》课程教学大纲一、课程基本信息英文名称 Atomic Physics 课程代码 PHYS2030课程性质 大类基础课程 授课对象 物理学专业学 分 3 学 时 54主讲教师 修订日期 2021年9月指定教材 杨福家，原子物理学（第四版）[M]， 北京：高等教育出版社，2008.二、课程目标（一）总体目标：使学生通过以原子结构为中心，以实验事实为线索，了解原子和原子核层次的物质结构及运动和变化规律，揭示宏观现象与规律的本质；学习相关问题所需要的量子力学基本概念，掌握物质微观结构三个层次的物理过程、研究方法，培养创新思维；对物质世界有更深入的认识，获得在本课程领域内分析和处理一些最基本问题的初步能力。

（二）课程目标：课程目标1：使学生初步了解并掌握原子的结构和运动规律，了解物质世界的原子特性，原子层次的基本相互作用，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。

课程目标2：在学习原子物理学的过程中引导学生学会近代物理的研究方法，提高其分析问题和解决问题的能力。

课程目标3：使学生了解并适当涉及一些正在发展的原子物理学科前沿，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。

课程目标4：通过重大科学发现过程的讲授和科学家生平事迹的介绍，培养学生树立辩证唯物主义世界观。

通过探究式教学，锻炼学生的科学探究和创新能力。

通过学习和了解人类对物质结构认识的发展史、教材中的重大科学事件和物理学家的传记等，体会物理学家的物理思想和科学精神，培养学生的爱国热情，探索未知、追求真理、永攀高峰的责任感和使命感。

（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表课程目标对应课程内容对应毕业要求课程目标1第一章第二章第三章第四章第五章第六章 掌握数学、物理相关的基础知识、基本物理实验方法和实验技能, 具有运用物理学理论和方法解决问题、解释或理解物理规律。

《原子物理学》9课程教学大纲红河学院《原子物理学》课程教学大纲一、课程基本情况与说明（一）课程代码：031108（二）课程英文名称：Atom physics （三）课程中文名称：原子物理学（四）授课对象：物理学本科专业（五）开课单位：理学院（六）教材）：《原子物理学》，杨福家著，高等教育出版社，____年4月第4版（七）参考书目《原子物理学》，禇圣麟编，高等教育出版社，____.3 《近代物理学》，王正行编，北京大学出版社，____.1 《量子物理学》，史斌星编，清华大学出版社 1982.8 （八）课程性质《原子物理学》课程从实验事实出发，引进量子化概念，以阐述原子结构为中心，探讨原子、原子核的结构和运动规律，解释它们的宏观性质，介绍它们现代科学技术上的重大应用。

本课程强调物理实验事实的分析、微观物理概念和物理图像的建立和理解。

通过本课程的教学，使学生初步了解物质的微观结构和运动规律，为学习量子力学和有关课程打下基础。

（九）教学目的（1）了解原子和原子核物理学发展的历程。

掌握原子和原子核物理学的基本原理、基本概念和基本规律。

掌握处理相关问题的方法。

（2）通过原子光谱等多种实验结果的分析，使学生理解和掌握原子的结构和原子中电子的基本运动规律。

（3）了解原子核的结构和基本性质、基本运动规律。

（4）了解物理学家对物质微观结构的认识方法和认识过程，了解原子物理学理论对现代科学技术的重大影响和各种应用。

（十）教学基本要求理解原子核式结构。

掌握原子能量级概念和光谱的一般规律。

理解氢原子的玻尔理论，1了解夫兰克-赫兹实验。

了解氢原子能量的相对论效应。

了解盖拉赫实验，理解原子的空间取向量子化。

理解物质的波粒二象性。

了解不确定关系并能加以应用。

理解波函数及其物理意义。

了解薛定谔方程，能用定态薛定谔方程处理典型的一维方势垒问题。

理解碱金属光谱的精细结构、电子自旋轨道的相互作用。

理解两个价电子的原子态。

了解泡利原理。