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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孙原子模型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 汤姆孙原子模型11

1.2 α粒子散射实验和卢瑟福原子模型12

1.2.1 α粒子散射实验12

1.2.2 卢瑟福原子模型及散射公式13

1.2.3 卢瑟福散射公式与实验的比较16

1.2.4 作用截面18

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21

1.3.2 玻尔原子模型23

1.3.3 轨道图和能级图26

1.3.4 跃迁和原子光谱28

1.4 类氢离子光谱和原子的激发实验31

1.4.1 类氢离子光谱31

1.4.2 原子核质量的影响32

1.4.3 激发电势的测量34

1.5 特殊的氢原子体系36

1.5.1 里德伯态36

1.5.2 奇特原子38

1.5.3 粒子素和反氢原子42

习题43

第2章 量子力学初步46

2.1 波粒二象性47

2.1.1 单光子的粒子性47

2.1.2 单光子的波动性48

2.1.3 德布罗意波49

2.1.4 电子的晶体衍射实验51

2.1.5 单电子的波动性54

2.2 不确定关系56

2.2.1 位置和动量的不确定关系56

2.2.2 能量和时间的不确定关系59

2.3 波函数及其物理意义60

2.3.1 波函数的引入60

2.3.2 波函数的统计解释和物理要求61

2.3.3 量子力学中的测量和对波函数的进一步讨论64

2.4 薛定谔方程66

2.4.1 薛定谔方程的建立67

2.4.2 定态薛定谔方程68

2.4.3 力学量的算符表示、本征值和平均值70

2.4.4 一维无限高方势阱和零点能73

2.4.5 一维方势垒的穿透和隧道效应75

2.4.6 电子显微镜和扫描隧道显微镜76

2.5 氢原子的量子力学解78

2.5.1 中心力场薛定谔方程78

2.5.2 φ和？方程式的解和角动量79

2.5.3 　R方程式的解和能量82

2.5.4 电子的空间概率密度分布84

2.6 对应原理和普朗克常数的物理意义91

2.6.1 对应原理91

2.6.2 作用量判据92

2.6.3 精确度的极限93

习题94

第3章 电子自旋和原子能级的精细结构97

3.1 原子的轨道磁矩和施特恩-格拉赫实验97

3.1.1 原子的轨道磁矩97

3.1.2 磁矩与磁场的相互作用99

3.1.3 施特恩-格拉赫实验100

3.2 电子自旋和自旋-轨道相互作用102

3.2.1 电子自旋102

3.2.2 自旋-轨道相互作用104

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和超精细结构110

3.3.1 氢原子能级的精细结构修正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119

3.4 碱金属原子的能级与光谱122

3.4.1 碱金属原子的能级及量子数亏损122

3.4.2 碱金属原子的光谱123

3.4.3 碱金属原子光谱的精细结构125

3.5 外场中的原子127

3.5.1 外磁场中的原子：塞曼效应127

3.5.2 电子顺磁共振134

3.5.3 外电场中的原子：斯塔克效应136

习题138

第4章 多电子原子的能级和光谱141

4.1 氦原子的光谱和能级141

4.2 泡利不相容原理和交换效应143

4.2.1 全同性原理和波函数的交换对称性143

4.2.2 泡利不相容原理145

4.2.3 两个电子的自旋波函数145

4.2.4 氦原子的波函数与交换效应147

4.3 多电子原子的电子组态和壳层结构151

4.3.1 多电子原子的中心力场近似和电子组态151

4.3.2 原子的壳层结构和元素周期律153

4.3.3 电子组态能级的简并度161

4.4 多电子原子的原子态和能级162

4.4.1 LS耦合163

4.4.2 jj耦合169

4.4.3 洪特定则和原子基态171

4.4.4 外磁场中的多电子原子能级分裂172

4.4.5 选择定则和多电子原子的光谱172

4.5 原子的内层能级和特征X射线174

4.5.1 X射线发射谱175

4.5.2 俄歇电子能谱和荧光产额179

4.5.3 同步辐射180

习题182

第5章 分子结构和分子光谱184

5.1 分子能级结构和光谱概述184

5.2 分子的化学键186

5.2.1 离子键187

5.2.2 共价键189

5.3 双原子分子的能级和光谱193

5.3.1 玻恩-奥本海默近似193

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 双原子分子的电子结构203

5.3.5 双原子分子的电子振动转动光谱208

5.4 拉曼散射213

习题219

第6章 原子核的基本性质和结构220

6.1 原子核的一般性质220

6.1.1 原子核的电荷及质子与中子的组成220

6.1.2 原子核的质量和核素222

6.1.3 原子核的大小和密度224

6.2 原子核的量子性质226

6.2.1 自旋、磁矩和电四极矩226

6.2.2 核磁共振228

6.2.3 宇称和统计性230

6.3 原子核的稳定性和结合能232

6.3.1 核素图和3稳定线232

6.3.2 结合能234

6.3.3 液滴模型和半经验公式236

6.4 核力238

6.4.1 核力的性质238

6.4.2 核力的介子场论和交换作用242

6.5 核结构模型243

6.5.1 壳层模型244

6.5.2 集体模型247

习题251

第7章 核衰变和核反应253

7.1 放射性衰变的基本规律253

7.1.1 指数衰变规律和活度254

7.1.2 级联衰变256

7.1.3 核素生产258

7.2 α衰变259

7.2.1 α衰变条件和衰变能259

7.2.2 衰变纲图261

7.2.3 α衰变概率和寿命261

7.2.4 质子和其他类α放射性264

7.3 β衰变265

7.3.1 β衰变类型和衰变能265

7.3.2 β射线能谱和中微子268

7.3.3 β跃迁分类和选择定则270

7.4 γ跃迁271

7.4.1 γ射线多极性和选择定则271

7.4.2 内转换和同质异能态273

7.4.3 穆斯堡尔效应274

7.5 核反应277

7.5.1 核反应分类277

7.5.2 守恒定律和反应截面280

7.5.3 反应能和阈能281

7.6 裂变和聚变283

7.6.1 自发裂变、诱发裂变和中子源283

7.6.2 链式反应、原子弹、裂变反应堆和核电站285

7.6.3 人工核聚变和聚变反应堆288

7.6.4 太阳能和氢弹291

习题293

第8章 射线与物质的相互作用296

8.1 光子的吸收和散射297

8.1.1 光电效应297

8.1.2 康普顿散射和汤姆孙散射299

8.1.3 瑞利散射和共振散射304

8.1.4 吸收定律和X射线吸收精细结构306

8.2 正电子及有关效应308

8.2.1 正电子和反粒子308

8.2.2 电子对效应311

8.2.3 电子偶素312

8.2.4 正电子湮灭314

8.3 带电粒子的弹性和非弹性散射317

8.3.1 卢瑟福散射和莫特散射318

8.3.2 非弹性散射322

8.3.3 多次散射325

8.4 带电粒子的电离损失和射程326

8.4.1 电离损失326

8.4.2 径迹和射程329

8.5 热碰撞激发和退激发331

8.5.1 热激发和布居331

8.5.2 无辐射碰撞退激发333

8.6 能级、跃迁和谱线的特性336

8.6.1 跃迁速率和寿命336

8.6.2 谱线和能级宽度338

8.6.3 谱线增宽和线形341

8.6.4 跃迁类型和选择定则343

8.7 射线的重要应用技术347

8.7.1 简单的能谱技术348

8.7.2 影像技术350

8.7.3 放射治疗355

习题358

第9章 粒子物理360

9.1 粒子的基本性质和分类361

9.1.1 粒子的基本性质361

9.1.2 粒子的分类363

9.2 强子的夸克模型373

9.2.1 夸克的引入373

9.2.2 介子和重子的夸克组成375

9.2.3 夸克的基本性质377

9.3 守恒定律与对称性383

9.3.1 相加性量子数的守恒律384

9.3.2 相乘性量子数的守恒律385

9.4 粒子物理的标准模型及其他物理模型391

9.4.1 粒子物理的标准模型391

9.4.2 标准模型面临的挑战402

9.4.3 标准模型以外的理论406

习题408

附录Ⅰ 基本的物理和化学常数411

附录Ⅱ 10的幂词头413

附录Ⅲ 原子单位制414

附录Ⅳ 诺贝尔物理学奖获得者及其主要工作415

习题答案424

主要参考书目431

中英文名词索引433

人名索引440