原子物理教学大纲

原子物理学A课程教学大纲

Atomic physics A

课程编号：BK0119050课程学分：2

学时分配：总学时32学时。其中：理论课学时：30学时；实验或上机学时0学时；习题课或讨论课学时：2学时。

先行、后续课程情况：先行课：力学、热学、光学、电磁学；后续课：量子力学，固体物理学。

一、课程的性质与任务

原子物理学属于学科基础课。本课程涉及的内容为经典物理与近代物理之间的过渡。本课程的教学目的是使学生初步了解微观世界的结构和运动规律，了解无限分割的物质世界的结构层次，逐步建立用量子化的思想、概念、语言及思维方法来研究微观世界，为继续学习量子力学、近代物理实验等后续课程打下基础。

二、课程内容及教学要求

绪论

第一章：原子的位形：卢瑟福模型

1.该章的基本要求与基本知识点

（1）背景知识，汤姆逊与电子的发现；（2）原子的行星模型；（3）卢瑟福散射公式；

2.要求学生掌握的基本概念、理论、原理

电子发现的意义；卢瑟福散射实验；卢瑟福原子模型和散射公式的验证。

3.教学重点与难点

重点：卢瑟福散射实验；卢瑟福原子模型和散射公式。

难点：卢瑟福散射公式以及实验验证。

第二章：原子的量子态：玻尔模型

1.该章的基本要求与基本知识点

（1）黑体辐射，光电效应的基本规律；（2）氢原子的玻尔理论及应用；（3）氢原子能级和光谱；（4）弗兰克赫兹实验；（5）玻尔模型的推广；

2.要求学生掌握的基本概念、理论、原理

氢原子的玻尔理论；氢原子能级以及跃迁概念。

3.教学重点与难点

重点：氢原子的玻尔理论；氢原子能级以及跃迁概念；氢原子理论的巨大成功和意义。

难点：氢原子能级以及跃迁概念。

第三章：量子力学导论

1.该章的基本要求与基本知识点

（1）波粒二象性的含义；（2）不确定关系的物理意义；（3）波函数及其统计解释；（4）薛定谔方程；

2.要求学生掌握的基本概念、理论、原理

波粒二象性；不确定关系；波函数及其统计解释；薛定谔方程。

3.教学重点与难点

重点：波粒二象性和薛定谔方程。

难点：不确定关系。

第四章：原子的精细结构：电子的自旋

1.该章的基本要求与基本知识点

（1）电子的轨道运动轨道角动量和轨道磁矩；（2）电子自旋运动和自旋磁矩；（3）自旋与能级分裂，光谱的分裂；（4）施特恩-盖拉赫实验的原理和意义；（5）塞曼效应；（6）碱金属双线。

2.要求学生掌握的基本概念、理论、原理

电子的轨道运动轨道角动量和轨道磁矩；电子自旋运动和自旋磁矩；自旋与能级分裂，光谱的分裂；施特恩-盖拉赫实验的原理和意义；塞曼效应。

3.教学重点与难点

重点：自旋与能级分裂，施特恩-盖拉赫实验；塞曼效应。

难点：施特恩-盖拉赫实验的原理和意义。

第五章：多电子原子：泡利原理

1.该章的基本要求与基本知识点

（1）泡利不相容原理；两个电子的耦合与原子能级；（2）了解元素周期表规律形成的物理本质；

2.要求学生掌握的基本概念、理论、原理

泡利不相容原理；两个电子的耦合与原子能级；元素周期表；

3.教学重点与难点

重点：泡利不相容原理；两个电子的耦合与原子能级。

难点：泡利不相容原理。

4.习题课安排

前五章的课后关于卢瑟福散射、玻尔模型，施特恩盖拉赫实验的习题选择讲解。

第六章：射线

1.该章的基本要求与基本知识点

（1）X射线的发现及其特性；（2）X射线产生的机制；（3）康普顿散射；

2.要求学生掌握的基本概念、理论、原理

X射线的谱结构；X射线产生的机制, 医学X光和CT基本原理；康普顿散射与光的粒子性。

3.教学重点与难点

重点：X射线产生的机制

难点：X射线的谱结构。

第七章：原子核物理概论

1.该章的基本要求与基本知识点

（1）原子核的基本性质；（2）放射性衰变的基本规律与产生条件；（3）了解α衰变，β衰变，γ衰变；

（4）原子核反应及其应用；（5）原子弹以及氢弹的制造流程简介。

2.要求学生掌握的基本概念、理论、原理

原子核的基本性质；放射性衰变的基本规律与产生条件；原子核反应及其应用；原子弹以及氢弹的制造流程简介。

3.教学重点与难点

重点：放射性衰变的基本规律与产生条件；原子核反应及其应用；

难点：原子核反应及其应用。

第八章：高能物理浅说

1.该章的基本要求与基本知识点

（1）了解高能物理发展；（2）物质间的相互作用。

2.要求学生掌握的基本概念、理论、原理

了解高能物理发展；物质间的相互作用。

3.教学重点与难点

重点：了解高能物理发展；物质间的相互作用。

教学要求：通过本课程的教学使学生能够了解原子物理学、原子核物理学和粒子物理学发展的历程、了解原子和原子核及粒子所研究的内容和前沿研究领域的概况、基本粒子的各种基本知识、无限分割的物质世界中的依次深入的不同结构层次，理解原子核的结构和基本性质、基本运动规律。掌握原子、原子核和粒子物理学的基本原理、基本概念和基本规律；掌握处理原子、原子核和粒子物理学现象及问题的手段和途径。从而理解对物理结构的实验—理论—再实验—再理论的无限认识过程，达到培养学生具有科研意识的、初步掌握科研过程的目的。

三、上机要求

无

四、能力培养

理解原子物理学的基本概念，掌握微观系统遵从的基本规律和处理问题的基本方法，掌握对微观系统思维方法，提高学生应用基本规律解决实际问题的能力；了解原子物理学的研究对象；研究方法思维；相关内容的发展状况。

六、考核方式

1、平时成绩（按作业，出勤率赋分）占30%；

2、期末闭卷笔试，占总成绩70%。

七、教材

《原子物理学》，杨福家，高等教育出版社，2008

八、参考书

1、《原子物理学》，褚圣麟，高等教育出版社，1979