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《原子物理学》教学大纲(修订)2016

第一篇：《原子物理学》教学大纲(修订)2016《原子物理学》教学大纲一、教学目的与任务课程性质：《原子物理学》是物理教育专业的专业必修课程。本课程着重从物理实验规律出发，引进近代物理关于微观世界的重要概念和原理，探讨原子、原子核及基本粒子的结构和运动规律，解释它们的宏观性质，以及在现代科学技术上的重大应用。本课程强调物理实验的分析、微观物理概念、物理图像和物理模型的建立和理解。教学目的：物理学对物质微观结构的研究已经从原子层次深入到了原子核及基本粒子等层次，原子物理学又作为进一步学习原子层次以下其它物质微观结构层次的起点，通过原子物理学课程的学习，使学生掌握原子结构及核结构图象，原子的能级与辐射，外磁场对原子的作用、原子光谱规律及其产生机制等知识，使学生逐步掌握原子物理学中的实验事实和基本规律、基本原理及研究有关问题的思路和方法，培养学生发现和提出问题、建立物理模型、定性分析与定量计算的能力、理论联系实际的能力和独立获取知识的能力，开阔学生的思路，激发学生的探索和创新精神，提升其科学技术的整体素养，并为进一步学习量子力学、固体物理学及近代物理实验等课程打好基础。二、教学基本要求从原子结构模型出发使学生对原子的结构有个初步认识，理解原子核式结构，掌握原子能级概念和光谱的一般知识；理解氢原子的波尔理论，了解伏兰克-赫兹实验；了解氢原子能量的相对论效应；了解斯特恩－盖拉赫实验，理解原子的空间取向量子化；了解碱金属光谱的精细结构，电子自旋与轨道的相互作用；理解两个价电子的原子态，了解泡利原理；理解原子磁矩及外磁场对原子的作用，了解顺磁共振和塞曼效应；掌握原子的壳层结构和原子基态的电子组态；了解康普顿效应，理解X射线的衍射。三、教学内容、要求与学时分配绪论2学时介绍原子物理学的地位与作用、研究对象与研究方法、发展史以及学习上应注意的问题。第一章原子的基本状况3学时1.1原子的质量和大小1学时1.2原子核式结构1学时1.3同位素1学时教学重点与难点：(1)卢瑟福原子核式结构模型；(2)α粒子散射理论与卢瑟福散射公式及其应用。本章教学要求：(1)了解α粒子散射实验对认识原子结构的作用；(2)掌握原子的核式结构。第二章原子的能级和辐射10学时2.1光谱—研究原子结构的重要途径之一1学时2.2氢原子光谱和原子光谱的一般情况1学时2.3玻尔的氢原子理论和关于原子的普遍规律1学时2.4类氢离子的光谱1学时2.5夫兰克－赫兹实验与原子能级1学时2.6量子化通则1学时2.7电子的椭圆轨道与氢原子能量的相对论效应1学时2.8史特恩－盖拉赫实验与原子空间取向的量子化1学时2.9原子的激发与辐射激光原理1学时2.10对应原理和玻尔理论的地位。1学时教学重点与难点：(1)应用里德伯公式计算氢原子和类氢离子的谱线；(2)量子化通则及索末菲量子化条件。本章教学要求：(1)掌握氢原子光谱的实验规律；(2)掌握氢原子的玻尔理论和索末菲量子化条件，建立量子化概念；(3)掌握原子轨道磁矩概念，了解磁场对原子的作用；(4)了解史特恩－盖拉赫实验，掌握空间量子化条件。第三章量子力学初步2学时3.1物质的二象性3.2.测不准原理3.3波函数及其物理意义1学时3.4薛定谔波动方程3.5量子力学问题的几个简例3.6量子力学对氢原子的描述1学时教学重点与难点：(1)波函数及其物理意义；(2)量子力学对氢原子的描述。本章教学要求：介绍量子力学对氢原子的描述结果，其它内容在量子力学中学习。第四章碱金属原子和电子自旋8学时4.1碱金属原子的光谱1学时4.2原子实的极化和轨道的贯穿1学时4.3碱金属原子光谱的精细结构2学时4.4电子自旋同轨道运动的相互作用2学时4.5单电子辐射跃迁的选择定则1学时4.6氢原子光谱的精细结构与＊蓝姆移动1学时教学重点与难点：(1)碱金属原子光谱的规律；(2)单电子辐射跃迁的选择定则；(3)电子自旋概念的建立和碱金属原子光谱的精细结构。本章教学要求：(1)掌握碱金属原子光谱的实验规律，了解原子实的极化和轨道贯穿；(2)了解光谱的精细结构及电子自旋同轨道运动的相互作用；(3)掌握单电子原子跃迁的选则定则；(4)掌握描述原子中电子状态的四个量子数。第五章多电子原子8学时5.1氦及周期系第二族元素的光谱和能级2学时5.2具有两个价电子的原子态2学时5.3泡利原理与＊同科电子1学时5.4复杂原子光谱的一般规律1学时5.5辐射跃迁的选择定则1学时5.6原子的激发和辐射跃迁的一个实例——氦氖激光器1学时教学重点与难点：(1)应用LS耦合矢量模型讨论多电子原子的原子态；(2)辐射跃迁的选择定则。本章教学要求：(1)掌握氦及第二族元素光谱的实验规律；(2)掌握角动量耦合的意义和原子状态符号的书写。第六章在磁场中的原子6学时6.1原子的磁