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第1章 玻尔原子模型1

1.1 原子的核式结构1

1.1.1 电子的发现1

1.1.2 α粒子散射实验4

1.1.3 卢瑟福核式模型6

1.2 原子光谱12

1.2.1 光谱12

1.2.2 氢原子光谱和光谱项12

1.3 玻尔氢原子理论15

1.3.1 原子行星模型的困难16

1.3.2 玻尔假设18

1.3.3 玻尔氢原子模型19

1.4 类氢原子24

1.4.1 原子核质量的影响24

1.4.2 类氢离子光谱27

1.4.3 特殊的类氢原子28

1.5 弗兰克-赫兹实验29

习题33

2.1.1 光的二象性35

第2章 量子力学的初步介绍35

2.1 波粒二象性35

2.1.2 实物粒子的波动性41

2.2 物质波的统计解释和海森伯不确定原理45

2.2.1 波函数的统计解释45

2.2.2 海森伯不确定原理48

2.3 薛定谔方程51

2.3.1 薛定谔方程的建立51

2.3.2 定态薛定谔方程54

2.4.1 力学量的平均值55

2.4 力学量的平均值、算符表示和本征值55

2.4.2 力学量的算符表示57

2.4.3 力学量的本征值58

2.5 定态薛定谔方程解的几个简例59

2.5.1 阶跃势、势垒和隧道效应59

2.5.2 一维无限深势阱65

2.5.3 一维谐振子势68

习题71

3.1.1 中心力场薛定谔方程及其解74

3.1 氢原子的定态薛定谔方程解74

第3章 单电子原子74

3.1.2 概率密度80

3.1.3 原子波函数的宇称84

3.2 量子数的物理解释84

3.2.1 主量子数n、单电子原子的能级84

3.2.2 轨道角动量及量子数l87

3.2.3 磁量子数ml88

3.2.4 角动量的矢量模型89

3.3.2 原子跃迁和混合态90

3.3.1 原子处在定态时不发射电磁辐射90

3.3 跃迁概率和选择定则90

3.3.3 跃迁率、平均寿命92

3.4 电子自旋96

3.4.1 轨道磁矩96

3.4.2 塞曼效应98

3.4.3 施特恩-格拉赫实验100

3.4.4 电子自旋102

3.5 自旋和轨道相互作用104

3.5.1 自旋-轨道耦合能105

3.5.2 总角动量和原子磁矩106

3.6 单电子原子能级的精细结构109

3.6.1 精细结构109

3.6.2 兰姆移位及超精细结构114

习题118

第4章 氦原子和多电子原子121

4.1 氦原子的能级121

4.1.1 氦原子的光谱和能级121

4.1.2 氦原子能级的简单讨论122

4.2.1 全同粒子与波函数的交换对称性125

4.2 全同粒子和泡利不相容原理125

4.2.2 泡利不相容原理127

4.2.3 交换效应128

4.3 多电子原子的电子组态131

4.4 原子的壳层结构和元素周期表134

4.4.1 原子中电子的壳层结构135

4.4.2 电子壳层的填充136

4.4.3 满支壳层电子组态142

4.5 多电子原子的原子态和能级143

4.5.1 LS耦合144

4.5.2 jj耦合154

4.6 多电子原子的光谱155

4.6.1 选择定则155

4.6.2 碱金属原子的光谱156

4.6.3 碱土金属原子光谱158

4.7 原子的内层能级和X射线159

4.7.1 X射线谱159

4.7.2 原子的内层能级162

4.7.3 X射线的吸收164

4.7.4 同步辐射165

习题167

第5章 原子核物理170

5.1 原子核的基本性质170

5.1.1 原子核的组成170

5.1.2 原子核的大小172

5.1.3 原子核的自旋和核磁矩174

5.1.4 原子核的电四极矩177

5.1.5 原子核的宇称179

5.2 原子核的稳定性和结合能180

5.2.1 核素图和β稳定线180

5.2.2 原子核的结合能181

5.3 核力与核结构模型186

5.3.1 核力186

5.3.2 原子核结构的模型189

5.4 核衰变及放射性194

5.4.1 原子核衰变的一般规律194

5.4.2 α衰变200

5.4.3 β衰变203

5.4.4 γ衰变207

5.4.5 放射性的应用210

5.5 核反应215

5.5.1 核反应中的守恒定律及反应能Q217

5.5.2 反应截面219

5.6 原子核的裂变和聚变220

5.6.1 原子核的裂变220

5.6.2 核聚变225

习题230

第6章 粒子物理232

6.1 高能加速器和粒子探测器232

6.1.1 加速器简介233

6.2.1 粒子的基本性质236

6.1.2 粒子探测器236

6.2 粒子的基本性质和分类236

6.2.2 粒子的分类238

6.3 强子的夸克模型249

6.3.1 夸克的基本性质254

6.3.2 重子和介子的夸克组成256

6.3.3 夸克的色量子数258

6.4 相互作用与守恒定律260

6.4.1 电磁相互作用261

6.4.2 弱相互作用262

6.4.3 强相互作用267

6.4.4 守恒定律与对称性271

6.5 标准模型及新物理277

6.5.1 基本粒子和基本相互作用277

6.5.2 大统一理论及超对称278

6.6 粒子物理与宇宙学280

6.6.1 宇宙微波背景和氦的相对丰度282

6.6.2 粒子宇宙学中的一些疑难问题284

习题286

7.1.1 离子键288

第7章 分子结构和双原子分子光谱288

7.1 分子的化学键288

7.1.2 共价键290

7.2 分子能级297

7.3 双原子分子的光谱298

7.3.1 转动能级和光谱298

7.3.2 振动能级和光谱302

7.3.3 分子的电子能级和光谱带306

7.4 拉曼散射和拉曼光谱310

7.4.1 拉曼光谱311

7.4.2 拉曼散射的量子解释312

7.4.3 双原子分子气体的拉曼谱313

7.4.4 原子核自旋对分子能态的影响——同核双原子分子的拉曼谱315

习题319

附录321

Ⅰ 物理常数321

Ⅱ 元素周期表323

Ⅲ 诺贝尔物理学奖获得者（1901～2005）324

习题答案331