原子物理学教学大纲
《原子物理学》课程教学大纲（54学时）
（理论课程）
一  课程说明
（一）课程概况
课程中文名称：《原子物理学》
课程英文名称：Atomic Physics
课程编码：3910252109
开课学院：理学院
适用专业介绍一种事物作文400/开课学期：物理学、应用物理学/第四学期
学分/周学时：3/3
《原子物理学》是物理学专业的一门重要专业核心必修课程，属于专业发展课程。原子物理学是研究介于分子和原子核两层次间物质结构的科学，研究这一层次是由什么组成，组成物是怎样运动和发生相互作用的。原子物理学的发展为量子力学的建立奠定了基础，它上承经典物理，下接量子力学，属于近代物理的范畴，随着科学技术的发展，原子物理学在许多领域得到广泛地应用和拓展。
《原子物理学》是《量子力学》、《固体物理学》等近代物理课程的基础学科，学习本课程必须先修《高等数学》、《力学》、《电磁学》和《光学》。
（二）课程目标
  1. 使学生初步建立描述微观世界的物理图像，掌握原子、原子核的结构和运动规律，了解粒子物理中的有关知识，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。
  2. 掌握研究原子物理问题的基本方法，明确如何由分析实验结果出发，建立物理模型，进而建立物理理论体系的过程，培养学生分析问题和解决问题的能力。
  3. 使学生了解一些正在发展的学科前沿，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。培养学生辩证唯物主义世界观。
（三）学时分配
章（专题）
主要内容
理论学时
1
原子的基本状况（含绪论）
4
2
原子的能级和辐射
6
3
量子力学初步
6
4
碱金属原子和电子自旋
6
5
多电子原子
6
6
在磁场中的原子
6
7
原子的壳层结构
4
8
X射线
中国的世界文化遗产4
9
原子核
8
10
基本粒子
4
二  教学方法和手段
以启发式教学为主，学生自学为辅。教学中要注重理论教学中穿插背景材料、物理学史的教学，注重物理思想、物理方法的教学，注重把学科前沿引入经典内容的教学中，提倡学生课外查阅文献了解学科前沿。   
三  教学内容
第一章原子的基本状况（含绪论）（4学时）
  一、教学目标
1．了解原子物理学的发展历史及原子物理学研究的内容、方法和手段；
2．掌握原子的静态性质；
3．掌握原子的核式模型及实验基础、卢瑟福散射公式；
4．了解对两种主要的原子模型的定性半定量分析、核式模型的意义及经典物理在其中遇到的困难。
  二、教学重、难点
重点：原子的核式模型和卢瑟福散射公式。
难点：卢瑟福散射公式的推导。
  三、主要内容
1.原子物理学的发展史及研究的内容、方法、手段；
2.原子的基本状况；
3.卢瑟福核式模型的提出；
4.卢瑟福α粒子散射理论及实验验证；
5.核式结构的意义和困难。
第二章原子的能级和辐射（6学时）
一、教学目标
1．掌握氢原子光谱规律及光谱线系公式；
2．掌握玻尔氢原子理论，能够解释氢原子和类氢离子光谱的实验规律，正确作出氢原子和类氢离子的能级结构图；
3．掌握光谱项、能级、线系限、波数、基态、激发态、激发能，电离能等基本概念；
书荒中4．掌握夫兰克—赫兹实验的目的、原理、方法；
5．理解玻尔对应原理，了解玻尔理论创建的历史背景及玻尔理论的意义和困难。
  二、教学重、难点
重点：玻尔氢原子理论
难点：里德堡常数的修正
  三、主要内容
1.氢原子光谱的实验规律；
2.玻尔的氢原子理论；
3.类氢离子光谱；
4.夫兰克—赫兹实验；
5.玻尔对应原理及玻尔理论的地位。
关于小产权房的政策第三章量子力学初步（6学时）
  一、教学目标
1.理解德布罗意物质波；
2.掌握不确定关系；
3.掌握波函数的物理意义；
4.了解薛定谔方程在量子力学中的作用，掌握定态的概念，了解求解定态薛定谔方程（本征问题）的基本步骤；
5.了解运用定态薛定谔方程求解氢原子问题的基本步骤，掌握描述电子空间运动的三个量子数
；
  二、教学重、难点
重点：波函数的统计诠释、不确定关系、求解定态薛定谔方程（本征问题）的基本步骤、量子力学对氢原子的描述及三个量子数。
难点：波函数的统计诠释、不确定关系、量子力学对氢原子的描述。
  三、主要内容
1.德布罗意治愈系动漫假设及实验验证；
2.海森伯不确定关系；
3.波函数及统计解释；
4.薛定谔方程及量子力学的几个简例；
5.量子力学对氢原子的描述。
第四章碱金属原子和电子自旋（6学时）
  一、教学目标
1.掌握碱金属原子光谱及能级结构特点，理解产生量子亏损的原因，掌握碱金属线系公式及量子亏损、光谱项和屏蔽系数的计算；
2.掌握电子自旋、单个价电子总角动量的合成方法和描述电子量子态的四个量子数；
3.掌握造成碱金属原子能级精细结构的原因及精细结构公式；
4.掌握单电子跃迁选择定则，并能画出碱金属原子精细能级跃迁图；
5.掌握氢原子能级的狄拉克公式和光谱的精细结构；了解兰姆移动。
  二、教学重、难点
重点：电子自旋和轨道的相互作用
难点：碱金属精细结构裂距的推导
  三、主要内容
1.碱金属原子光谱；
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.电子自旋及其与轨道运动的相互作用；
5.氢原子光谱的精细结构。
第五章多电子原子（6学时）
一、教学目标
1．掌握氦原子及第二族元素原子的光谱和能级结构特点；
2．重点掌握原子的L-S耦合方式、掌握j-j耦合方式，能正确地求出电子组态构成的原子态（光谱项）；
3．掌握洪特原则、朗德间隔定则和电偶极辐射跃迁选择定则，并能正确画出能级图，解释氦原子、镁原子等具有两个价电子原子的光谱的形成；
4．了解复杂原子光谱一般规律；
5．掌握泡利不相容原理，了解同科电子原子态合成法；
二、教学重、难点
重点：L-S 耦合、多电子原子的光谱、能级图和原子态、泡利原理和同科电子原子态的确定、辐射跃迁的普用选择定则。
难点：L-S 耦合 、同科电子原子态的确定。
三、主要内容
1.氦原子及镁原子的光谱和能级；
2.具有两个价电子的原子态；
3.泡利原理和同科电子；
4.复杂原子光谱的一般规律；
5.辐射跃迁的普用选择定则；
第六章在磁场中的原子（6学时）
一、教学目标
1.掌握原子有效磁矩概念和有关计算，理解磁场中原子的拉莫尔进动旋进；
2.掌握原子在外磁场中附加能量公式，并能用来解释原子能级在外磁场中分裂现象；
3.正确解释史特恩——盖拉赫实验的结果；
4.掌握原子光谱在外磁场中的分裂（正常塞曼效应、反常塞曼效应）的量子解释；
5.知道斯塔克效应；
一句走心的文案6.了解物质的磁性，了解顺磁共振、核磁共振的概念、原理和应用。
二、教学重、难点
重点：原子有效磁矩、塞曼效应（正常、反常）、史特恩-盖拉赫实验分析。
难点：塞曼效应的量子解释、顺磁共振及应用。
三、主要内容
1.原子的磁矩；
2.外磁场对原子的作用；
3.史特恩-盖拉赫实验分析；
4.塞曼效应，斯塔克效应；
5.顺磁共振，核磁共振。
第七章原子的壳层结构（4学时）
一、教学目标
1.了解元素周期表的结构，掌握玻尔对元素周期表的物理解释；
2.掌握电子填充原子壳层的原则：泡利原理和能量最小原理，理解并掌握原子的电子壳层结构，能正确写出原子基态的电子组态，并求出其基态的原子态符号；
3.掌握莫勒定律，并以此解释电子填充壳层时出现能级交错的原因。
二、教学重、难点
重点：玻尔对元素周期表的解释、电子填充壳层的原则、莫勒定律。
难点：原子基态电子填充壳层的顺序、莫勒定律。
三、主要内容
1.元素性质的的周期性变化；
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）
一、教学目标
1.了解X射线发现的历史、产生方法，掌握X射线的连续谱与标识谱的特征和产生的机制，掌握同X射线有关的原子能级结构；
2.掌握X射线的吸收的规律，掌握康普顿散射，理解光子与物质的相互作用，了解—同步辐射装置的原理与应用；
二、教学重、难点
重点：射线连续谱与标识谱及产生机制、莫勒定律、康普顿散射。
难点：X射线的标识谱产生的机制、同X射线有关的原子能级，康普顿散射。
三、主要内容
1.X射线的产生及谱线结构；
2.原子的内层能级；
3.X射线与物质的吸收；
4.康普顿散射；
第九章原子核（8学时）
一、教学目标
1.知道原子核基本性质：原子核的组成、电荷、质量和大小、结合能、电四极矩、自旋、磁矩、宇称和统计性质，会计算结合能；
2.掌握原子核的放射性衰变规律，掌握衰变常数，半衰期，平均寿命、放射性强度、放射系等概念；

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