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第一章 绪言 1

第二章 电子 6

2.1 电子的特性 6

2.2 电子自旋的共振现象 7

2.2.1 Larmor旋进 7

2.2.2 电子在磁场中的自旋共振现象——电子自旋共振（ESR） 9

2.3 电子自旋共振的量子力学的简单解释 11

2.4 电子迴旋共振 16

2.4.1 电子迴旋共振 16

2.4.2 电子迴旋加速器 18

2.4.3 电子直线加速器 20

2.4.4 存储环中迴旋正负电子束的交叉实验 21

第三章 原子 23

3.1 Bohr,Schr？dinger和Dirac的氢原子模型 23

3.1.1 Bohr的氢原子模型 23

3.1.2 Schr？dinger氢原子模型 25

3.1.3 Dirac氢原子模型 26

3.2 精细结构中的Lamb位移 28

3.3 精细结构常数α在物理学上的重要性 29

3.4 超精细结构 30

3.5 原子在恒定磁场和电场中的效应 32

3.5.1 原子中的Zeeman效应 33

3.5.2 原子中的Stark效应 38

3.6 原子中的共振研究 40

3.6.1 氮原子的电子自旋共振 41

3.6.2 同位素效应 43

3.6.3 冷凝陷阱技术 43

3.7 其他形式的原子 44

3.7.1 电子偶素 44

3.7.2 μ介子素 47

3.7.3 μ介子原子 48

第四章 分子 50

4.1 微波谱 50

4.1.1 分子的能级 50

4.1.2 分子光谱 51

4.1.3 二原子分子的刚性转动 52

4.1.4 二原子分子的转动能级 55

4.1.5 线型三原子分子 56

4.1.6 非线型对称陀螺分子 56

4.1.7 非线型不对称陀螺分子 58

4.1.8 利用微波谱测定键长及键角 59

4.1.9 反演波谱 60

4.1.10 由分子内部转动谱线求内旋势垒 62

4.2 微波波谱中的Zeeman与Stark效应 63

4.2.1 Zeeman效应 63

4.2.2 Stark效应 67

4.3 分子顺磁共振现象 69

4.3.1 自由基 69

4.3.2 气体中的自由基共振 72

4.3.3 液体中的自由基共振 73

4.3.4 固体中的自由基共振 74

4.4 分子激发态及其变态 75

第五章 原子核 79

5.1 核磁矩与核磁共振 79

5.1.1 核磁性 79

5.1.2 Bloch核磁共振（NMR）的唯象理论 81

5.1.3 饱和现象 83

5.1.4 某些核的自旋角动量和磁矩 84

5.2 位移、内场和超精细相互作用 85

5.2.1 化学位移 85

5.2.2 Knight位移 86

5.2.3 内场和超精细相互作用 86

5.3 核电四极矩与四极矩共振 87

5.3.1 核电四极矩 87

5.3.2 核电四极矩超精细相互作用对分子转动波谱的影响 90

5.3.3 轴对称场中纯核电四极矩波谱 92

5.3.4 原子核磁矩、电四极矩与原子核幻数的关系 96

5.4 核自旋系统的双共振 98

5.4.1 核磁双共振（DNMR） 98

5.4.2 电子核磁双共振（ENDOR） 100

5.4.3 铁磁核磁双共振（FNMR） 104

5.4.4 核磁声共振（NMAR） 105

5.5 Fourier变换波谱学 107

第六章 固体物理学 109

6.1 磁学与铁磁共振 109

6.1.1 铁磁性 109

6.1.2 铁磁共振 111

6.1.3 自旋波共振 113

6.2 微波声子与声磁共振 119

6.2.1 固体的声子谱 119

6.2.2 微波声子的产生和检测 120

6.2.3 声磁共振 122

6.2.4 声Maser 123

6.3 过渡族元素及稀土元素在固体中的顺磁共振 123

6.3.1 过渡元素的电子组态 123

6.3.2 过渡元素的例子：红宝石中的Cr3+ 124

6.3.3 稀土元素的例子 126

6.3.4 声子与顺磁共振弛豫 127

6.4 光泵磁共振——微波光学双共振（MODR） 130

6.4.1 光泵磁共振 130

6.4.2 磁共振的光检测 130

6.4.3 调制光谱学 131

6.4.4 用光泵磁共振观测Na原子13f等能级的红外荧光辐射 134

6.5 色心的电子自旋共振 135

6.5.1 F色心 135

6.5.2 F色心的电子自旋共振 137

6.5.3 其他色心 137

6.6 固体中的激子 138

6.7 Landau能级与迴旋共振 140

6.8 半导体中的微波振荡Gunn氏效应 142

6.8.1 Gunn氏效应 142

6.8.2 负阻现象 143

6.8.3 空间电荷积累畴和偶极畴 145

6.8.4 微波振荡 147

6.9 Josephson效应 148

6.9.1 Josephson效应 148

6.9.2 简单的理论解释 149

6.9.3 Josephson效应的一个粗略类比 153

6.9.4 Josephson结的应用 154

6.10 等离子体激元 157

第七章 微波量子电子学 160

7.1 感生发射 160

7.2 Townes的氨微波激射器 162

7.3 Ramsey的氢原子微波激射器 164

7.4 固体微波激射器 166

7.5 电子迴旋激射器（迴转电子管）与毫米波的产生 168

7.5.1 电子迴旋激射器 168

7.5.2 简略的理论分析 170

7.5.3 自由电子激光器 173

第八章 微波量子物理学的应用 177

8.1 微波在技术方面的应用 177

8.1.1 医学方面的应用 177

8.1.2 工业方面的应用 177

8.1.3 工程方面的应用 178

8.1.4 一般科学仪器方面的应用 178

8.2 检验相对论的实验 178

8.2.1 验证狭义相对论的实验 178

8.2.2 验证广义相对论的实验 179

8.3 射电天文学 182

8.3.1 射电天文的发展简况 183

8.3.2 星际分子的观测结果 184

8.3.3 与宇宙间可能存在的其他文明世界通讯 186

8.3.4 脉冲星 187

8.3.5 类星体 187

8.3.6 射电超新星 188

8.3.7 微波背景辐射 188

8.4 电子自旋共振和核磁共振在分子生物学上的应用 189

8.4.1 生物分子中的自由基和顺磁离子中心 189

8.4.2 电子自旋作为生物分子中的标记 190

8.4.3 电子转移在生物生理过程中的作用 192