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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