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第一章 光的粒子性和电子的波动性 1

1.1 黑体辐射与普朗克的量子化假设 2

1.1.1 黑体辐射的实验规律： 2

1.1.2 黑体辐射的经典理论公式 4

1.1.3 普朗克公式以及能量子假设 5

1.2 光电效应与爱因斯坦光量子理论 7

1.2.1 光电效应实验规律 7

1.2.2 爱因斯坦光子假说 9

1.2.3 光电效应的应用 10

1.3 康普顿效应 11

1.3.1 实验结果 11

1.3.2 理论解释 13

1.4.1 光的波粒二象性 15

1.4 德布罗意波与电子衍射 15

1.4.2 德布罗意假设 16

1.4.3 电子衍射实验 17

1.4.4 对电子波粒二象性的理解 20

1.5 波函数及玻恩解释 23

1.5.1 自由粒子的波函数 23

1.5.2 玻恩对波函数的解释 24

1.5.3 波函数具备的标准条件 25

1.6 海森伯不确定关系 26

思考题 30

习题 31

2.1.1 原子的基本状况 32

2.1 原子结构模型 32

第二章 原子的核式结构和玻尔理论 32

2.1.2 电子的发现 33

2.1.3 汤姆逊原子结构模型 35

2.1.4 α粒子散射实验 35

2.1.5 卢瑟福原子核式模型 36

2.1.6 卢瑟福散射理论 38

2.1.7 原子核大小的推断 46

2.2 玻尔的氢原子理论 46

2.2.1 氢原子光谱的实验规律 47

2.2.2 玻尔理论 50

2.2.3 里德伯常数的变化 56

2.2.4 类氢离子的光谱 58

2.2.5 里德伯原子和奇异原子 59

2.3 夫兰克—赫兹实验 62

2.4 索末菲对玻尔理论的推广 64

2.4.1 电子的椭园轨道运动 64

2.4.2 相对论效应 67

2.4.3 轨道空间取向量子化的理论简介 68

2.5 对应原理和玻尔理论的地位 69

2.5.1 玻尔的对应原理 69

2.5.2 玻尔理论的历史地位 72

思考题 73

习题 74

第三章 量子力学基础 76

3.1 薛定谔方程 77

3.2 一维无限深势阱中的粒子 80

3.3 势垒贯穿 83

3.4 简谐振子 86

3.5 量子力学中的一些理论和方法 88

3.5.1 平均值及算符的引进 88

3.5.2 本征值和本征函数 90

3.5.3 角动量 92

3.5.4 全同粒子和泡利不相容原理 94

3.6 氢原子 97

3.6.1 氢原子的能量本征值与本征函数 97

3.6.2 电子的几率分布 99

3.7 宇称 105

思考题 106

习题 106

4.1 碱金属原子光谱与能级 108

第四章 碱金属原子 108

4.2 价电子模型和原子实极化与轨道贯穿 113

4.2.1 碱金属原子的价电子模型 113

4.2.2 原子实极化和轨道贯穿 114

4.2.3 碱金属原子光谱和能级的形成 115

4.2.4 跃迁选择定则 116

4.3 碱金属原子光谱的精细结构 117

4.4 史特恩—盖拉赫实验 119

4.4.1 电子轨道运动的磁矩 119

4.4.2 史特恩—盖拉赫实验 120

4.5 电子的自旋假设 123

4.6 电子自旋与轨道运动的相互作用 125

4.6.1 电子的总角动量 125

4.6.2 电子自旋与轨道运动的相互作用能 127

4.6.3 碱金属原子态的符号 130

4.6.4 对碱金属原子谱线精细结构的解释 132

4.7 氢原子光谱的精细结构与兰姆移位 134

4.7.1 氢原子能级精细结构 135

4.7.2 氢原子光谱的精细结构 137

4.7.3 兰姆移位 139

4.8 碱金属原子能级的超精细结构 141

思考题 143

习题 144

第五章 多电子原子 145

5.1 原子的电子壳层结构 145

5.1.1 元素性质的周期性变化和元素周期表 146

5.1.2 泡利不相容原理与原子的电子壳层结构 148

5.1.3 原子基态时电子在各壳层上排列的详细情况 151

5.2 角动量的耦合模型 160

5.2.1 角动量耦合的一般规律 161

5.2.2 L—S耦合模型 161

5.2.3 两个价电子原子的能级与光谱 164

5.2.4 j—j耦合模型 170

5.2.5 多电子原子光谱的一般规律 173

5.3 等效电子角动量的合成 175

5.3.1 泡利不相容原理与等效电子 175

5.3.2 洪特定则的应用 178

5.4 氦氖激光器 183

5.5 X射线 186

5.5.1 X射线的产生及其波长的测定 186

5.5.2 X射线的发射谱 188

5.5.3 莫塞莱定律 191

5.5.4 X射线的吸收谱 192

思考题 195

习题 195

第六章 磁场中的原子 197

6.1 原子的磁矩 198

6.1.1 单个价电子原子的磁矩 198

6.1.2 多电子原子的磁矩 200

6.2 外磁场对原子的作用 201

6.2.1 拉莫尔(Larmor)进动 201

6.2.2 原子在外磁场中的能级分裂 203

6.2.3 史特恩—盖拉赫实验结果的再分析 204

6.3.1 塞曼效应的观察 206

6.3 塞曼(Ze？man)效应 206

6.3.2 正常塞曼效应 208

6.3.3 反常塞曼效应 210

6.3.4 塞曼效应的偏振特性 213

6.3.5 帕邢—贝克效应 215

6.3.6 有超精细结构时塞曼分裂 217

6.3.7 塞曼效应的物理意义 219

6.4 磁共振 220

6.4.1 电子顺磁共振 221

6.4.2 核磁共振 223

6.4.3 有关磁共振的实验方法 223

6.5 强磁场中的原子回归谱 228

6.5.1 强场条件和里德堡态 228

6.5.2 准朗道振荡谱 230

6.5.3 抗磁开普勒问题的经典动力学 232

6.5.4 闭合轨道理论和回归谱 235

思考题 237

习题 239

第七章 原子核物理学 241

7.1 原子核的基本性质 242

7.1.1 原子核的电荷、质量和密度 242

7.1.2 原子核的电四极矩、自旋和磁矩、宇称及统计性质 244

7.2 原子核的结合能与核力 251

7.2.1 原子核的结合能 251

7.2.2 核力及其基本性质 255

7.3.1 液滴模型 258

7.3 原子核的结构模型 258

7.3.2 壳层模型 261

7.3.3 集体模型 264

7.4 原子核的放射性衰变 266

7.4.1 放射性衰变的统计规律 266

7.4.2 放射系 269

7.4.3 α衰变 271

7.4.4 β衰变 276

7.4.5 γ衰变和内转换 282

7.4.6 穆斯堡尔效应 284

7.4.7 放射性的应用 288

7.5 原子核反应 289

7.5.1 核反应及遵循的守恒定律 289

7.5.2 核反应中的能量 291

7.5.3 核反应截面和反应道 295

7.6.1 复合核反应 296

7.6 核反应机制 296

7.6.2 核反应的其他机制 298

7.6.3 核反应机制的三阶段描述 299

7.7 原子核的裂变与聚变 300

7.7.1 重核的裂变 300

7.7.2 裂变机制 302

7.7.3 链式反应和裂变能的利用 302

7.7.4 轻核聚变 306

7.7.5 热核反应和聚变能的利用 307

思考题 310

习题 311

8.1 分子结构的普遍特征 314

第八章 分子结构与光谱 314

8.2 波恩—奥本海默近似 318

8.3 双原子分子的振动和转动 321

8.4 双原子分子的电子结构 327

8.4.1 对称性质 327

8.4.2 自旋 329

8.4.3 氢分子离子 329

8.5 分子光谱 333

8.5.1 转动谱 334

8.5.2 振转谱 335

8.5.3 电子带系光谱 336

8.6 分子非线性光学性质 337

8.6.2 有限场方法 339

8.6.1 态求和方法 339

8.6.3 少态方法 340

8.6.4 解析导数法 340

8.6.5 响应理论方法 341

8.6.6 硝基苯胺分子 342

思考题与习题 344

第九章 粒子物理学 345

9.1 粒子间的相互作用 346

9.1.1 相互作用 346

9.1.2 强、弱、电磁三种相互作用的区别 348

9.2 粒子分类 349

9.2.1 规范粒子 350

9.2.2 轻子 350

9.2.3 强子 355

9.3 对称性和守恒律 361

9.3.1 各种对称性和相应的守恒定律 361

9.3.2 宇称守恒和宇称破缺——弱相互作用下宇称不守恒 366

9.4 强子分类与夸克模型 375

9.4.1 强子分类 375

9.4.2 夸克模型 376

9.4.3 标准模型理论简介 380

9.5 粒子加速器的发展 383

思考题 385

习题 385

附录 物理学常数 387

主要参考书目 388

封面说明 388