原子物理学

本书由北京大学刘玉鑫教授总结多年教学经验编著而成，本书系统简明地介绍了量子物理的基本现象、基本性质和基本规律及原子物理学研究的基本方法，并简要介绍了分子物理学和亚原子物理学的现象和基本规律。本书对材料内容的选取，力求系统全面，着重理论与应用的有机结合，对论述分析力求循序渐进、准确严谨，着重物理图像和知识体系的建立，并适时联系前沿研究现状。整体以求窥得物理学“见物讲理、依理造物”的学科真谛，并启迪智慧，立德树人。

本书可作为高等学校物理学类专业原子物理学课程教材，亦可供有关科技人员参考。

目录
- 前辅文
- 第一章由经典物理到量子物理的过渡
  - §1.1经典物理在热辐射问题中遇到的困难与普朗克关于光的量子假说
    - 1.1.1热辐射及基尔霍夫辐射定律
    - 1.1.2绝对黑体的辐射规律
    - 1.1.3紫外灾难的解决——光量子假说
  - §1.2光电效应与爱因斯坦光量子理论
    - 1.2.1光电效应的实验事实
    - 1.2.2经典物理遇到的困难
    - 1.2.3困难的解决——爱因斯坦光量子理论
  - §1.3康普顿效应
    - 1.3.1康普顿散射与康普顿效应
    - 1.3.2康普顿效应的解释
    - 1.3.3康普顿效应的意义
  - §1.4经典物理在光的本质研究中遇到的困难
    - 1.4.1原子结构的核式模型
    - 1.4.2原子光谱——光具有粒子性的另一实验事实
    - 1.4.3光的本质与相应研究中经典物理遇到的困难
  - §1.5关于光的粒子性的机制的旧量子理论
    - 1.5.1玻尔关于氢原子结构的理论
    - 1.5.2玻尔理论的成功与局限
- 第二章量子力学初步
  - §2.1物质波的概念及其波函数描述
    - 2.1.1微观粒子的物质波的概念
    - 2.1.2物质波的描述——波函数
    - 2.1.3波函数的统计诠释
    - 2.1.4统计诠释及其它物理条件对波函数的要求
  - §2.2物理量与物理量算符
    - 2.2.1物理量的值的不确定性
    - 2.2.2物理量的平均值及其计算规则
    - 2.2.3物理量的算符表达及其本征值和本征态
    - 2.2.4物理量算符的性质及运算
  - §2.3量子态与态叠加原理
    - 2.3.1量子态及其表象
    - 2.3.2态叠加原理
  - §2.4可测量量完全集及其共同本征函数
    - 2.4.1对不同物理量同时测量的不确定度
    - 2.4.2不同物理量同时有确定值的条件
    - 2.4.3一些物理量的共同本征函数
    - 2.4.4可测量量完全集及其共同本征函数的完备性
  - §2.5量子态和物理量随时间的演化
    - 2.5.1量子态随时间的演化及其确定方法
    - 2.5.2定态薛定谔方程
    - 2.5.3连续性方程与概率守恒
    - 2.5.4物理量随时间的演化及守恒量
    - 2.5.5绘景 81
    - 2.6.1一维无限深方势阱
    - 2.6.2一维线性谐振子
    - 2.6.3一维方势垒及其隧穿
  - §2.7微扰计算方法
    - 2.7.1非简并定态微扰计算方法
    - 2.7.2简并定态微扰计算方法
    - 2.7.3含时微扰与量子跃迁
- 第三章氢原子和类氢离子的性质与结构
  - §3.1有心力场中的粒子
    - 3.1.1有心力场中运动的粒子的可测量量完全集
    - 3.1.2径向本征方程 104
    - 3.2.1径向方程的质心运动与相对运动的分离
    - 3.2.2氢原子的径向方程与能量本征值
  - §3.3氢原子和类氢离子的性质与结构
    - 3.3.1氢原子和类氢离子的能级特点及简并度
    - 3.3.2氢原子的波函数及概率密度分布
    - 3.3.3类氢离子的性质
- 第四章多电子原子的结构
  - §4.1微观粒子具有自旋自由度
    - 4.1.1实验基础
    - 4.1.2电子具有内禀自由度——自旋
  - §4.2单电子的自旋态的描述
    - 4.2.1自旋态的描述
    - 4.2.2自旋算符与泡利算符
  - §4.3两电子的自旋的叠加及其波函数
    - 4.3.1两电子自旋叠加的概念和代数关系
    - 4.3.2两电子的总自旋及其波函数
  - §4.4全同粒子及其交换对称性
    - 4.4.1全同粒子体系的概念和基本特征
    - 4.4.2全同粒子体系波函数的交换对称性
    - 4.4.3仅包含两全同粒子的体系的波函数与泡利不相容原理
    - 4.4.4全同多粒子体系性质研究方法简述
  - §4.5多电子原子结构的研究方法概述
    - 4.5.1一般讨论
    - 4.5.2哈特里 .福克自洽场方法
    - 4.5.3密度泛函方法
- 第五章原子能级的精细结构与元素周期表
  - §5.1精细结构的概念与分类
  - §5.2电子的自旋与轨道角动量之间有相互作用
    - 5.2.1自旋 .轨道相互作用的概念
    - 5.2.2自旋 .轨道相互作用的表述形式
    - 5.2.3考虑自旋 .轨道相互作用下原子的哈密顿量及其本征函数
  - §5.3氢原子和类氢离子的能级的精细结构
  - §5.4碱金属原子能级的精细结构
  - §5.5多电子原子能级的精细结构
    - 5.5.1哈密顿量及其求解
    - 5.5.2 LS耦合方式
    - 5.5.3 JJ耦合方式
  - §5.6原子能级的超精细结构与兰姆移位
    - 5.6.1原子能级的超精细结构
    - 5.6.2原子能级的同位素移动
    - 5.6.3氢原子能级的兰姆移位
  - §5.7原子的壳层结构与元素周期表
    - 5.7.1单电子能级的壳层结构与电子填充
    - 5.7.2多电子原子中电子的填充
    - 5.7.3元素周期表
- 第六章原子状态的改变与外电磁场中的原子
  - §6.1原子状态的改变
    - 6.1.1概述
    - 6.1.2基本概念和规律
    - 6.1.3原子光谱
    - 6.1.4内层电子跃迁与 X射线谱
    - 6.1.5激光及其产生原理
  - §6.2磁场中的原子
    - 6.2.1较强磁场中的原子
    - 6.2.2弱磁场中的原子
  - §6.3电场中的原子
    - 6.3.1相互作用势与哈密顿量
    - 6.3.2能级分裂和光谱分裂
  - §6.4磁共振
    - 6.4.1拉莫尔进动
    - 6.4.2磁共振的理论描述
    - 6.4.3顺磁共振
    - 6.4.4核磁共振 215
    - 6.5.1阿哈罗诺夫 .玻姆效应
    - 6.5.2阿哈罗诺夫 .凯什效应
    - 6.5.3何 .迈克凯勒 .威尔肯斯 .尉 .韩 .尉效应
  - §6.6冷原子囚禁与玻色 .爱因斯坦凝聚
- 第七章分子光谱与分子结构初步
  - §7.1分子能级和分子光谱
    - 7.1.1概述
    - 7.1.2分子内部运动模式及其能标间的比较
    - 7.1.3分子的转动能级和转动光谱
    - 7.1.4分子的振动能级、振动光谱及振动转动光谱
    - 7.1.5拉曼光谱
  - §7.2分子结构描述方法概论
    - 7.2.1分子的哈密顿量与本征方程
    - 7.2.2玻恩 .奥本海默近似
    - 7.2.3“分子轨道”与自洽场方法
  - §7.3分子键与共价键理论初步
    - 7.3.1分子键概述
    - 7.3.2共价键的描述方法
- 第八章亚原子物理初步
  - §8.1原子核的组分、运动模式及一些特征量
    - 8.1.1原子核的组分及其描述
    - 8.1.2原子核的结合能与液滴模型
    - 8.1.3原子核的集体运动
  - §8.2核力简介
    - 8.2.1核力及其基本特征
    - 8.2.2核力研究的理论方法
  - §8.3原子核的衰变
    - 8.3.1原子核的衰变及其规律的一般描述
    - 8.3.2 .衰变
    - 8.3.3 .衰变
    - 8.3.4 .衰变
    - 8.3.5其它模式的衰变
    - 8.3.6稳定谷
  - §8.4原子核结构模型
    - 8.4.1壳模型
    - 8.4.2集体模型
    - 8.4.3代数模型
  - §8.5核反应及其研究方法
    - 8.5.1核反应的分类与遵循的基本规律
    - 8.5.2一般描述方案
    - 8.5.3光学势、玻恩近似、分波分析等研究方法概述
  - §8.6粒子家族及其基本规律
    - 8.6.1微观粒子家族
    - 8.6.2强子的组分粒子及强子的夸克模型
    - 8.6.3强相互作用的基本性质
    - 8.6.4基本相互作用的规范对称性
  - §8.7现代核物理的整体框架
    - 8.7.1 整体框架概述
    - 8.7.2 同位旋相关的核物理
    - 8.7.3 角动量相关的核物理
    - 8.7.4 能量相关的核物理
    - 8.7.5 奇异数相关的核物理及学科交叉
- 主要参考书目
- 附录

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