第1章 原子模型和单电子原子 1
1.1原子的经典性质和汤姆生原子模型 1
1.1.1原子的经典性质 1
1.1.2光子的粒子特征 3
1.1.3电子的发现 6
1.1.4电子的电荷与大小 8
1.1.5汤姆生原子模型 11
1.2α粒子散射实验和卢瑟福原子模型 12
1.2.1α粒子散射实验 12
1.2.2卢瑟福原子模型及散射公式 14
1.2.3卢瑟福散射公式与实验的比较 17
1.2.4截面 19
1.3氢原子光谱和玻尔原子模型 21
1.3.1氢原子光谱和光谱项 22
1.3.2玻尔原子模型 23
1.3.3能级图 26
1.3.4能级和原子光谱 29
1.4类氢离子光谱和原子的激发实验 32
1.4.1类氢离子光谱 32
1.4.2原子核质量的影响 33
1.4.3激发电势的测量 35
1.5特殊的氢原子体系 37
1.5.1里德伯态 37
1.5.2奇特原子 39
1.5.3粒子素和反氢原子 43
习题 44
第2章 量子力学初步 47
2.1波粒二象性 48
2.1.1单光子的粒子性 48
2.1.2单光子的波动性 49
2.1.3德布罗意波 51
2.1.4电子的晶体衍射实验 52
2.1.5单电子的波动性 55
2.2不确定关系 57
2.2.1位置和动量不确定关系 57
2.2.2能量和时间不确定关系 60
2.3波函数及其物理意义 61
2.3.1波函数的引入 61
2.3.2波函数的统计解释 62
2.3.3对波函数的进一步讨论 64
2.4薛定谔方程 67
2.4.1薛定谔方程的建立 67
2.4.2力学量算符、本征值和平均值 70
2.4.3一维无限高方势阱 73
2.4.4零点能 75
2.4.5方势垒的穿透和隧道效应 76
2.4.6电子显微镜和扫描隧道显微镜 77
2.5氢原子的量子力学解 79
2.5.1中心力场薛定谔方程 79
2.5.2Φ和Θ方程式的解和角动量 80
2.5.3R方程式的解和能量 83
2.5.4电子的空间概率分布 86
2.6对应原理和普朗克常数 92
2.6.1对应原理 92
2.6.2作用量判据 94
2.6.3精确度的极限 94
习题 95
第3章 电子自旋和原子能级的精细结构 98
3.1原子的轨道磁矩和斯特恩-盖拉赫实验 98
3.1.1原子的轨道磁矩 98
3.1.2外磁场对磁矩的作用 100
3.1.3斯特恩-盖拉赫实验 101
3.2电子自旋和自旋-轨道相互作用 103
3.2.1电子自旋 103
3.2.2自旋-轨道相互作用 105
3.2.3总角动量 107
3.2.4角动量相加法则 108
3.3氢原子能级的精细结构 110
3.3.1氢原子能级结构的精细修正 110
3.3.2氢原子光谱的精细结构 115
3.3.3兰姆移位和电子的反常磁矩 116
3.3.4超精细结构 118
3.4碱金属原子的能级和光谱 121
3.4.1碱金属原子的能级及量子数亏损 121
3.4.2碱金属原子的光谱 122
3.4.3碱金属原子光谱的精细结构 124
3.5外场中的原子 125
3.5.1外磁场中的原子：塞曼效应 125
3.5.2电子顺磁共振 133
3.5.3外电场中的原子：斯塔克效应 135
习题 137
第4章 多电子原子的能级和光谱 139
4.1氦原子的光谱和能级 139
4.2泡利不相容原理和交换效应 141
4.2.1全同性原理和波函数的交换对称性 141
4.2.2泡利不相容原理 143
4.2.3两个电子的自旋波函数 144
4.2.4氦原子与交换效应 145
4.3多电子原子的电子组态和壳层结构 149
4.3.1多电子原子的中心力场近似和电子组态 149
4.3.2原子的壳层结构和元素周期表 151
4.3.3电子组态能级的简并度 159
4.4多电子原子的原子态和能级 160
4.4.1L-S耦合 161
4.4.2j-j耦合 167
4.4.3洪特定则和原子基态 170
4.4.4外磁场中的多电子原子能级分裂 171
4.4.5选择定则和多电子原子的光谱 171
4.5原子的内层能级和特征X射线 173
4.5.1X射线发射谱 174
4.5.2俄歇电子能谱和荧光产额 178
4.5.3同步辐射 179
习题 181
第5章 分子结构和分子光谱 183
5.1分子能级结构和光谱概述 183
5.2分子的化学键 186
5.2.1离子键 186
5.2.2共价键 188
5.3双原子分子的能级和光谱 192
5.3.1波恩-奥本海默近似 192
5.3.2双原子分子的转动能级和转动光谱 194
5.3.3双原子分子的振动能级和振动光谱 198
5.3.4双原子分子电子结构 202
5.3.5双原子分子的电子振动转动光谱 207
5.4拉曼散射 212
习题 218
第6章 粒子与原子和分子的相互作用 219
6.1光子的吸收和散射 220
6.1.1光电效应 220
6.1.2汤姆生散射和康普顿散射 222
6.1.3瑞利散射和共振散射 227
6.1.4吸收定律和X射线吸收精细结构 229
6.2正电子及有关效应 232
6.2.1正电子和反粒子 232
6.2.2电子对效应 235
6.2.3电子偶素 236
6.2.4正电子湮灭 237
6.3带电粒子的弹性和非弹性散射 240
6.3.1卢瑟福散射和莫特散射 241
6.3.2非弹性散射 245
6.3.3多次散射 249
6.4带电粒子的电离损失和射程 250
6.4.1电离损失 250
6.4.2径迹和射程 254
6.4.3某些应用技术 255
6.5热碰撞激发和退激发 259
6.5.1热激发和布居 259
6.5.2无辐射碰撞退激发 261
6.6跃迁和能级宽度 263
6.6.1跃迁速率和寿命 264
6.6.2能级宽度 266
6.6.3谱线增宽 270
6.6.4选择定则和跃迁类型 272
习题 276
第7章 原子核的基本性质和结构 279
7.1原子核的一般性质 279
7.1.1质子和中子组成核 279
7.1.2原子核的质量和核素 281
7.1.3原子核的大小和密度 283
7.2原子核的量子性质 284
7.2.1自旋、磁矩和电四极矩 284
7.2.2核磁共振 287
7.2.3宇称和统计性 289
7.3原子核的稳定性和结合能 290
7.3.1核素图和β稳定线 290
7.3.2结合能 293
7.3.3液滴模型和半经验公式 295
7.4核力 297
7.4.1核力性质 297
7.4.2核力的介子场论 301
7.5核结构模型 303
7.5.1壳层模型 303
7.5.2集体模型 306
习题 310
第8章 核衰变和核反应 312
8.1放射性衰变的基本规律 312
8.1.1指数衰变规律和活度 313
8.1.2级联衰变 315
8.1.3核素生产 317
8.2α衰变 318
8.2.1α衰变条件和衰变能 318
8.2.2衰变纲图 319
8.2.3α衰变概率和寿命 320
8.2.4质子和其他类α放射性 323
8.3β衰变 324
8.3.1β衰变类型和衰变能 324
8.3.2β射线能谱和中微子 326
8.3.3跃迁分类和选择定则 329
8.4γ跃迁 330
8.4.1γ射线多极性和选择定则 330
8.4.2内转换和同质异能态 332
8.4.3穆斯堡尔效应 333
8.5核反应 336
8.5.1核反应分类 336
8.5.2守恒定律和反应截面 339
8.5.3反应能和阈能 340
8.6裂变和聚变 343
8.6.1自发裂变和诱发裂变 343
8.6.2链式反应、原子弹和反应堆 345
8.6.3轻核聚变 347
8.6.4太阳能和氢弹 351
习题 352
第9章 粒子物理 356
9.1粒子的基本性质和分类 357
9.1.1粒子的基本性质 357
9.1.2粒子的分类 359
9.2强子的夸克模型 370
9.2.1夸克的引入 370
9.2.2重子和介子的夸克组成 372
9.2.3夸克的基本性质 375
9.3守恒定律与对称性 380
9.3.1相加性量子数 381
9.3.2相乘性量子数 383
9.4粒子物理的标准模型及其他物理模型 388
9.4.1粒子物理的标准模型简述 388
9.4.2其他物理理论模型 399
习题 401
附录Ⅰ基本的物理和化学常数 404
附录Ⅱ原子单位制 406
附录Ⅲ诺贝尔物理奖获得者及其主要工作 407
习题答案 416
主要参考书目 423
名词索引 424
人名索引 436