近代物理学教学大纲(1)

《近代物理学》课程教学大纲

2010年制定年修订

课程名称：《近代物理学》

课程类别：专业主干课

开课单位：物理系基础物理教研室

开课对象：物理学本科三年级

课时：60学时

选定教材：《普通物理学(第五分册近代物理学基础第二版)》，梁绍荣，高等教育出版社，第二版1994年

参考书：

《原子物理学》，杨福家编著，高等教育出版社，2001年

《近代物理》（上册），郑广垣编著，复旦大学出版社，1991年

《原子物理学》，褚圣麟编著，人民教育出版社，979年

《量子物理学（上册），[美] R .埃斯伯格、R .瑞斯尼克著，1987年

《近代物理基础及其应用》，P. A. Tipler著，上海科技出版社，1981年《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

课程概述：本课程是物理系本科学生的一门基础课，学生在修读完力学、电学、热学和光学等普通物理课程后修读本课程。本课程从实验事实出发，以阐述原子结构为中心，联系物理学发展史和科研前沿，讨论原子和原子核这一物质结构层次的基本内容。这些内容主要包括：原子的核式模型、玻尔氢原子理论、电子自旋、多电子原子、磁场中的原子、X射线及原子核物理。教学重点放在对有关概

念和规律的物理分析和阐述上，严格的理论处理留待量子力学等后继课程去完

成。

教学目的：1. 明确近代物理学的研究对象和研究方法.掌握狭义相对论、原子物理学、粒子物理学和固体物理学的基本概念、基本规律和基本方法，及相关的实验手

段。

2.使学员抽象思维能力、分析问题与解决问题的能力得到进一步提高。

3. 培养学员正确的思想方法和研究问题的方法,树立辩证唯物主义世界观。学时分配：

各章教学要求及教学要点

第一章狭义相对论时空观10学时

教学要求

1. 理解光行差现象和迈克耳孙—莫雷实验.

2. 掌握狭义相对论的基本原理,理解相对论的时空观.

3. 掌握洛伦兹变换.

4. 掌握速度合成公式.

5. 掌握质速关系和质能关系式,理解极限速度, 了解动能、动量和能量和动量之间的关系式.

教学内容

1.狭义相对论的实验基础

2.爱因斯坦理论

3.洛伦兹变换

4.速度合成公式

5.“观测”与“观看”

6.相对论力学简介

第二章量子物理学基础16学时

教学要求

1. 掌握德布罗意波,理解微观客体的波粒二象性和电子衍射实验.

2. 知道原子的基本知识,了解卢瑟福的原子的核式模型.

3. 掌握氢原子光谱的实验规律.

4. 理解波尔理论要点和弗兰克—赫兹实验,了解类氢离子光谱和量子力学的建立.

5. 理解波函数的概念,掌握波函数的归一化和标准条件.

6. 了解薛定谔方程.

7. 知道无限深势阱.

8. 了解势垒贯穿隧道效应.

9. 知道氢原子能级和量子数.

10. 了解电子自旋.

11. 掌握不确定关系.

教学内容

1.微观客体的波粒二象性

2.原子的核模型

3.氢原子光谱的实验规律

4.波尔理论

5.量子力学的建立

6.波函数的统计解释

7.薛定谔方程

8.无限深势阱

9.势垒贯穿隧道效应

10.氢原子

11.电子自旋

12.不确定关系

第三章多电子原子及分子光谱8学时

教学要求

1. 知道碱金属原子能级和碱金属原子光谱.

2. 了解氦原子的光谱和能级.

3. 理解自发发射和受激发射,了解氦氖激光器原理.

4. 理解泡利不相容原理,了解元素性质的周期性.

5. 知道X射线的产生、X射线连续谱和线状谱.

教学内容

1.碱金属原子

2.两个价电子的原子

3.氦氖激光器原理

4.元素周期表

5.X射线

6.磁场对原子能级的影响

第四章原子核物理学12学时

教学要求

1. 知道原子核的电荷、质量和组成及原子核的自旋,理解原子核的结合能.

2. 掌握放射性衰变规律.

3. 知道α衰变、β衰变和γ衰变.

4. 理解核力,知道核的液滴模型.

5. 掌握原子核反应.

6. 知道核裂变和核聚变.

教学内容

1.原子核的基本性质状原子核的自旋和磁矩

2.原子核衰变的基本规律

3.α衰变β衰变

4.γ衰变和内转换

5.放射性的应用和防护

6.原子核结构模型

7.原子核反应

8.加速器

9.核裂变核聚变

第五章粒子物理学 6学时

教学要求

1. 知道粒子物理学的发展概况.

2. 了解粒子间的相互作用.

3. 知道粒子的分类和基本性质.

4. 了解夸克模型.

教学内容

1.粒子物理学的发展概况

2.粒子间的相互作用

3.粒子的分类和基本性质

4.夸克模型

第六章固体物理学 8学时

教学要求

1. 知道晶体的基本概念.

2. 知道晶体的结合.

3. 了解金属的自由电子论.

4. 了解固体的比热容.

5. 知道固体的能带理论.

6. 知道超导体的特性和第二类超导体,了解磁场中的超导转变、超导微观理论和超导研究的新突破.

教学内容

1.引言

2.晶体的结合

3.金属的自由电子论

4.固体的比热容

5.固体的能带理论

6.超导体超导研究的新突破