《原子物理学》

前言1

第一章物质的原子性与电荷的量子化1

1.1物质的原子性1

1.2原子的质量和大小2

1.3电子的发现3

第二章波粒二象性7

2.1黑体辐射与普朗克的量子理论7

2.2电磁辐射的粒子性9

2.3光的波粒二象性14

2.4实物粒子的波粒二象性15

第三章卢瑟福原子模型20

3.1汤姆逊原子模型20

3.2卢瑟福原子模型23

3.3卢瑟福散射公式的实验验证28

3.4原子核大小的估计30

3.5对卢瑟福模型的评论31

第四章玻尔的氢原子理论34

4.1氢光谱的实验规律34

4.2玻尔的氢原子理论37

4.3定态的实验证明——富兰克赫兹实验44

4.4玻尔理论对类氢离子光谱的解释46

4.5原子核运动引起的修正，氘的发现48

4.6奇异原子、μ子原子与电子偶素52

4.7量子化通则55

4.8索末菲的氢原子模型与能量的相对论修正56

4.9空间量子化与史特恩-盖拉赫实验64

4.10对应原理69

4.11里德伯原子70

4.12玻尔理论的地位及其局限性72

第五章氢原子的量子力学描述76

5.1测不准关系76

5.2波函数及其统计解释79

5.3薛定谔方程和算符82

5.4量子力学对氢原子的描述88

第六章碱金属原子的粗结构98

6.1碱金属原子的结构模型——原子实和价电子98

6.2碱金属原子的光谱线系及粗能级99

6.3原子实的极化和轨道贯穿103

6.4碱金属原子的量子力学描述105

第七章电子自旋 精细结构108

7.1碱金属原子光谱的精细结构108

7.2电子的自旋109

7.3自旋-轨道相互作用110

7.4碱金属原子能级的精细结构113

7.5氢原子的光谱与能级的精细结构116

7.6兰姆位移119

第八章多电子原子122

8.1氦原子的光谱122

8.2泡利不相容原理124

8.3原子的矢量模型——角动量耦合规律125

8.4电偶极辐射跃迁的普遍选择定则131

8.5多电子原子光谱的一般规律132

8.6多电子原子的量子力学处理方法133

第九章对称性与选择定则136

9.1物理学中的对称性136

9.2空间旋转对称性与空间反演对称性136

9.3单电子原子的辐射跃迁选择定则139

9.4电偶极辐射普适选择定则140

第十章磁场中的原子142

10.1原子的磁矩142

10.2原子在外磁场中的附加能144

10.3塞曼效应147

10.4帕邢-巴克效应153

10.5物质的磁性及顺磁共振155

10.6斯塔克效应158

第十一章原子的壳层结构及其基态161

11.1元素的周期系与壳层结构161

11.2原子基态的壳层结构165

11.3确定原子基态的几个例子172

第十二章X射线175

12.1X射线及其产生175

12.2X射线发射谱 轫致谱与标识谱176

12.3X射线的精细结构能级图179

12.4X射线的吸收181

12.5俄歇效应182

12.6广延X射线的分析184

第十三章分子光谱与分子结构187

13.1分子光谱与分子能级概念187

13.2双原子分子的转动能级及其纯转动谱191

13.3双原子分子的振动能级与振—转光谱192

13.4双原子分子中电子能级跃迁产生的光谱193

13.5拉曼效应195

第十四章原子核的基本性质199

14.1原子核的电荷、质量、大小199

14.2原子核的自旋和磁矩201

14.3原子核的组成202

14.4原子核的电四极矩204

14.5原子光谱的核效应——超精细结构205

14.6原子核的宇称与统计性208

14.7原子核的结合能209

第十五章核力212

15.1研究核力的重要意义及途径212

15.2唯象方法对核力基本性质的认识213

15.3微观方法——介子场论简介219

第十六章原子核结构模型222

16.1液滴模型222

16.2费米气体模型223

16.3壳层模型225

16.4集体模型 相互作用玻色子模型231

第十七章放射性衰变规律234

17.1放射性的发现与原子核稳定性的经验规律234

17.2放射性衰变规律和放射性活度236

17.3连续衰变规律238

17.4放射系241

第十八章α、β、γ衰变248

18.1α能谱的量子特征与原子核能级248

18.2α衰变的基本理论253

18.3β能谱连续性的困难254

18.4β衰变类型及衰变条件255

18.5原子核的γ辐射258

第十九章原子核反应264

19.1描述核反应的基本概念264

19.2原子核反应中的守恒定律265

19.3反应能 阈能和出射角266

19.4核反应截面270

19.5复合核模型272

19.6光学模型275

19.7直接核反应与预平衡发射275

19.8核反应的三阶段描述277

19.9光核反应与中子核反应279

19.10带电粒子核反应与重离子核反应280

第二十章裂变和聚变原子能的利用284

20.1原子核的裂变284

20.2链式反应与裂变反应堆287

20.3聚变核反应289

20.4聚变反应堆290

第二十一章粒子物理291

21.1粒子物理的历史发展291

21.2宇宙射线292

21.3反粒子295

21.4粒子间的相互作用和分类296

21.5粒子的基本性质301

21.6对称性与守恒定律303

21.7共振态307

21.8强子的夸克模型309

第二十二章核反应在天体物理中的应用316

22.1化学元素的起源316

22.2恒星的起源和演化322

附录Ⅰ元素周期表327

附录Ⅱ常用物理常数328

主要参考文献330