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第一章　原子物理学的主要研究内容 1

§1.1　原子物理学发展概况 1

一、早期发展 1

二、原子物理学发展新高潮 2

§1.2　激发态结构 6

一、一般情况 6

二、里德伯态 7

三、自电离态、分子超激发态和双电子激发态 9

四、X射线吸收精细结构 13

§1.3　碰撞 15

一、电子碰撞 16

二、原子分子碰撞 17

三、离子碰撞 18

四、某些特殊碰撞过程 19

§1.4　团簇 24

一、一般情况 24

二、C60团簇与C60团簇固体 26

三、碳纳米管和碳纳米洋葱 28

§1.5　超精细能级结构和精密测量 30

一、计量标准 31

二、原子钟 34

§1.6　奇特原子结构 38

一、μ－子催化核聚变 38

二、反氢原子 40

三、电子偶素 41

§1.7　强场效应 43

一、强磁场中的原子 43

二、强电场中的原子 45

三、强激光场中的原子 46

§1.8　原子分子测控 49

一、单原子分子操纵和探测识别 49

二、玻色－爱因斯坦凝聚 56

三、原子激射器 59

四、量子计算机 62

参考文献 66

一、原子单位 72

第二章　原子的激发态结构 72

§2.1　电子组态和原子态 72

二、中心力场近似和电子组态 74

三、静电非中心力作用、LS耦合、谱项和原子态 76

四、原子能级表和图 79

§2.2　氢、碱金属ⅠA族和ⅠB、ⅢA族原子 83

一、氢原子能级精细结构 83

二、兰姆移位 88

三、氢原子波函数和电子的概率密度分布 91

四、碱金属ⅠA族原子的精细结构 101

五、ⅠB和ⅢA族原子 105

一、氦原子能级的精细结构 108

§2.3　氦和ⅡA、ⅡB族原子 108

二、碱土金属ⅡA族原子 113

三、ⅡB族原子 115

§2.4　耦合类型、组态作用和跃迁选择定则 116

一、LS、jj和J′l耦合 116

二、耦合的一般情况 119

三、组态相互作用 121

四、跃迁类型和选择定则 123

§2.5　ⅣA族和O族惰性气体原子 128

一、ⅣA族原子 128

二、O族惰性气体原子 132

一、ⅤA族原子 134

§2.6 ⅤA、ⅥA和ⅦA族原子 134

二、ⅥA族原子 138

三、ⅦA族原子 140

四、各族能级结构比较 141

§2.7　过渡元素原子和X激光 143

一、过渡元素和稀土元素原子 143

二、X射线激光 145

参考文献 148

第三章　分子的能级结构 150

§3.1　玻恩－奥本海默近似和分子势能函数 150

一、玻恩－奥本海默近似 150

二、分子的势能函数 153

一、刚性转子的转动能级和纯转动光谱 157

§3.2　双原子分子的转动和振动结构 157

二、简谐振子的振动能级和振动转动光谱 159

三、不同能级上的布居 162

四、非谐性与非刚性效应和振动与转动的耦合作用 164

§3.3　双原子分子的电子态结构 167

一、独立电子近似和分子轨道 167

二、LCAO分子轨道方法和共价键 171

三、分子能级 177

四、电子组态和分子谱项 180

§3.4　电子跃迁谱带中的转动和振动结构 188

一、电子振动转动光谱 188

二、电子角动量对转动能级的影响 189

三、弗兰克－康登原理 191

§3.5　双原子分子波函数的对称性和选择定则 194

一、空间反演对称性 194

二、核交换对称性 195

三、电子跃迁选择定则 198

§3.6　分子的对称性和对称点群 200

一、对称元素和对称操作 200

二、分子的点群种类 202

三、分子电子态和轨道的点群表示 204

§3.7　多原子分子的转动和振动结构 205

一、多原子分子的转动态 205

二、多原子分子的振动态 208

一、线形多原子分子的分子轨道、电子组态和电子态 210

§3.8　多原子分子的电子态结构 210

二、非线形多原子分子的分子轨道、电子组态和电子态 212

参考文献 218

第四章　谱线宽度和线形 220

§4.1 自然宽度和洛伦兹线形 221

一、跃迁速率、寿命和能级宽度 221

二、自发辐射谱和吸收谱的洛伦兹线形和宽度 223

三、多能级系统的跃迁速率、能级宽度和寿命 225

§4.2　多普勒增宽和高斯线形及沃伊特线形 226

一、多普勒宽度和高斯线形 226

二、沃伊特线形 228

一、碰撞增宽 230

§4.3　碰撞增宽 230

二、液体和固体中谱线增宽 232

§4.4　饱和增宽 234

一、饱和吸收 234

二、均匀增宽情形 235

三、不均匀增宽情形 237

§4.5　其他增宽 241

一、穿越时间增宽 241

二、仪器增宽 243

三、法诺线形 245

参考文献 248

一、光电效应 249

第五章　激光和同步辐射光谱学 249

§5.1　光子的吸收和散射 249

二、汤姆孙散射和康普顿散射 252

三、瑞利散射和共振散射 255

四、吸收定律 257

§5.2　激光光谱学中常用的激光器 258

一、产生激光的基本条件 258

二、液体染料激光器 260

三、钛宝石等固体激光器 262

四、其他激光器和泵浦光源 263

§5.3　常用的激光光谱学方法 265

一、激光光谱学特点 265

二、吸收光谱 267

三、激光诱导荧光光谱 268

四、激光拉曼光谱 269

五、共振增强多光子电离光谱 270

§5.4　高分辨激光光谱学方法和技术 272

一、饱和吸收光谱 273

二、饱和吸收偏振光谱 275

三、多光子吸收光谱 276

四、超声射流分子束光谱 279

五、激光泵浦双共振 280

六、时间分辨激光光谱 282

一、同步辐射光源 284

§5.5　同步辐射技术 284

二、同步辐射特点 287

三、原子分子物理实验站 290

参考文献 291

第六章　电子能谱学和电子动量谱学 293

§6.1　电子能谱技术 295

一、静电型能量分析器 295

二、电子能量损失谱方法 298

三、光电子能谱和电子束电子能谱 302

§6.2　散射截面和电离、解离截面 305

一、微分散射截面 305

二、积分截面和全截面 311

三、电离和解离截面 314

§6.3　振子强度 317

一、广义振子强度 317

二、光学振子强度 321

§6.4　电子动量谱学和波函数绘图 328

一、氢原子的电子动量谱 328

二、测量电子动量谱的原理 330

三、电子动量谱测量 335

§6.5　固体的电子碰撞谱学 341

一、电子能量损失谱和电子衍射 341

二、固体的电子动量谱 344

参考文献 346

一、普通离子源 349

第七章　其他一些重要研究手段 349

§7.1　离子源 349

二、强流高电荷态离子源 351

§7.2　质谱仪和原子分子束磁共振 352

一、质谱仪 353

二、原子分子束磁共振 356

§7.3　粒子囚禁技术 359

一、离子阱 359

二、激光冷却 364

三、激光阱和原子阱 369

§7.4　扫描探针显微镜 371

一、扫描隧道显微镜 373

二、原子力显微镜 376

三、其他扫描力显微镜 379

四、扫描近场光学显微镜和扫描近场微波显微镜 380

参考文献 383

附录 385

Ⅰ 基本的物理化学常数 385

Ⅱ 元素周期表和原子壳层结构 387

Ⅲ 原子K、L、M和部分N壳层的电子结合能 389

Ⅳ 原子和离子的电离能（eV） 394

Ⅴ 某些常见分子和自由基的第一电离能（eV） 398

名词索引 399