原子物理学文献综述

攻读硕士学位研究生试卷（作业）封面

（2013至2014学年度第二学期）

题目原子物理学文献综述—结合初高中物理教学科目物理学前沿问题

姓名刘立宏

专业学科教学（物理）

入学年月2013.9

原子物理学文献综述

对于原子物理学，在初高中物理课本中都有所呈现。初中课本主要简单介绍了原子的组成结构、两种核反应（核聚变，核裂变）、核能的利用等。高中课本中这一部分内容在选修3-5中呈现，主要介绍了原子结构的探索历程、氢原子的能级结构、几种常见的射线、粒子物理与宇宙的起源等。和初中课本中呈现的相比，高中课本中更加的详细，范围更广，深度有所增加，并且增加了有关原子物理学的分析与计算，物理学史的内容较多。本文结合有关初高中原子物理学中的教学以及原子物理学的前沿等研究，做一些简单的综述。

一、高中原子物理学中问题的理解与计算探讨

高中物理在有关原子物理学这一部分，常常遇的主要有半衰期、质能方程、氢原子能级、核反应等计算问题。对于半衰期计算问题，徐高本为学习半衰期应注意掌握两点：“一是要正确理解半衰期；二是要能熟练计算半衰期。要理解半衰期，应从半衰期的定义、决定因素、物理意义三方面来进行”。1并举了相应的例题，无论对老师还是学生都有一定的启发意义。对于质能方程的理解与应用，李春来通过一道物理作业习题，并通过统计学生作答情况，给出了理解质能方程以及解决质能方程问题时首先应理解的几个关系：“（1）质量单位、原子核质量、原子核质量数的关系。（2）质量数与物质摩尔质量的关系。(3)电子伏与焦耳的关系。（4）质量和能量的关系”。2并通过举例对四个关系进行了详细的说明。对于原子能级光谱问题，伊祖斌，方士华通过对氢原子光谱照片的分析与计算，给出了通过氢原子能级照片如何知道某条谱线的来历，怎样计算某一激发态的能量等。相比课本中从讲解、文字到表格，从表格到公式，这些都显得比较直观。“照片的利用，使问题变得直观、亲切。而有关的计算，又和所学知识密切联系，能使学生们进一步了解玻尔的量子学说，对氢原子的轨道量子化以及能量辐射的量子化能有更深的理解”。3宋瑞金通过结合高考题的方式，探讨了核反应中的电荷数、动量、能量、能量动量同时守恒问题。

二、原子物理学的教学探讨

社会的发展以及科技的进步，使得人们对于原子物理学的教学产生了一些新1徐高本.半衰期的理解与计算[J].中学生数理化.2012（5）:19.

2李春来.关于质能方程计算的错误剖析[J].物理教师.2005（6）：20—22.

3伊祖斌，方士华.对氢原子光谱谱线的有关计算[J]..物理教师.2007（7）：22.

的思考与认识。金蓉通过详细介绍原子物理学的发展历史，提出物理学史在原子物理教学中的重要性。并通过介绍原子物理学的发展，总结了原子物理学的特点：首先，原子物理学的发展体现了实事求是的科学精髓。其次，原子物理学是人类认识领域创新成果的荟萃。最后，原子物理学是物理学研究方法集结之宝库。并认为在原子物理教学中应遵循：“培养学生实事求事的科学观点；培养学生创造性思维、创新能力；进行物理学方法的教育的原则”。1郭振华，高政祥对原子物理学课程进行了定位，指出“原子物理学是普通物理的一部分，它属于近代物理”。2并概述了原子物理学课程的特点；对原子物理学课程的教学体系与教学内容的改革方面的一些重要问题分别进行了讨论；详述了原子物理学的教学改革与实践以及在教学中培养分析问题和解决问题的能力方面的尝试。

三、原子物理学与社会的关系探讨

随着日本福岛核泄漏事故的发生，人们对核能源的利用产生了新的思考与认识。王文扬就日本福岛核泄漏事故对我国放射性污染防治法完善的启示和借鉴进行了系统的研究和论证，并以日本福岛核泄漏事故为切入点，指出了事故造成的严重危害，着力分析了事故发生的人为因素并对此做出了法律、管理层面上的评判，再以此为借鉴，找出了我国放射性污染防治法存在的问题，对我国放射性污染防治法提出了完善的建议。李宾分析了国内外放射性核素的检测方法，认为主要有物理法和放射化学分析法，对两种方法的检测原理、前处理过程、灵敏度和安全性进行了对比总结，提出利用高纯锗γ谱仪建立物理检测水产品中核污染的方法，并对关键检测条件进行了优化。蒲小金，阳琴从核泄漏之后民众的“核恐慌”入手，认为“恐慌最大的根源并不是核辐射本身，而是源于民众对核辐射的无知，这种恐慌无论从生理还是心理方面都给民众的健康带来了不同程度的危害”。3认为针对这样的事件，应对民众循证健康教育，并根据发生的事件，寻找最科学的证据，以指导民众采取正确的健康防护措施，从而减轻灾害对其健康造成的影响。陈开琦则认为，切尔诺贝利核泄漏、福岛核泄漏等事故的发生，并不能阻挡人类发展对核能需求的强劲势头，核风险具有普遍性，加强防范，规范核能的安全发展成为必然的要求。

1金蓉,从原子物理学的发展看原子物理学的特点及教学任务[J].湖南师范学院学报,2009(1):95.

2郭振华,原子物理学课程的教学改革与实践[J].物理教育，2002（9）：613—617.

3蒲小金，阳琴.从核泄漏事故后的恐慌看循证健康教育的重要性[J].教育研究.2012(8):27—28.

四、现代原子物理学的最新进展

原子物理学的许多研究属于前沿学科，涉及粒子物理，激光应用，物理新材料的研究比较活跃。张细利简单介绍了激光的产生原理,激光器的组成和分类,以及激光研究的新前沿—半导体纳米激光。并提出了纳米激光研究中需要解决的问题，如激光器尺寸究竟可以做成多小？以及纳米激光器的应用前景又如何等。李淼介绍了近几年粒子物理研究的进展，并预言了未来粒子物理的发展方向。介绍了希格斯粒子以及标准模型的提出，暗物质的探测，中微子的研究等。任文才等简单介绍了石墨烯的制备、石墨烯的物理与物性、石墨烯的可能应用及其他2维原子晶体材料的研究进展，并对2维原子晶体材料的未来发展趋势进行了分析与讨论。

参考文献

[1]陈开琦,由日本核泄漏引发的环境安全权思考[J].云南师范大学学报,2011（5）：14—16.

[2]郭振华,原子物理学课程的教学改革与实践[J].物理教育，2002（9）：613—617.

[3]高政祥,原子物理教学改革的几点探索[J]，基础物理教学,2001（4）：34—37.

[4]金蓉,从原子物理学的发展看原子物理学的特点及教学任务[J].湖南师范学院学

报,2009(1):92—95.

[5]李宾.水产品核污染物理检测方法的建立于应用[D].上海海洋大学,2013.

[6]李春来.关于质能方程计算的错误剖析[J].物理教师,2005（6）：20—23.

[7]李淼，粒子物理的新黄金时代[J].科学文化评论,2012（2）：72—79.

[8]蒲小金，阳琴.从核泄漏事故后的恐慌看循证健康教育的重要性[J].教育研

究,2012(8):27—28.

[9]任文才等，2维原子晶体材料的研究现状与未来[J].中国科学基金,2011（5）：257—262.

[10]宋瑞金.核反应中的守恒探析[J].物理教师,2005（11）：56.

[11]王文扬.从日本核泄漏事故看我国放射性污染防治法的完善[D].中国海洋大学,2012.

[12]徐高本.半衰期的理解与计算[J].中学生数理化,2012（5）:19.

[13]伊祖斌，方士华.对氢原子光谱谱线的有关计算[J].物理教师,2007（7）：22.

[14]张细利，激光及其研究前沿简介[J].湖南中学物理,2013（11）：25—26.