原子物理學(xué)教學(xué)大綱

一、《原子物理學(xué)》課程介紹

《原子物理學(xué)》是物理教育專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)必修課程。本課程著重從物理實(shí)驗(yàn)規(guī)律出發(fā)，引進(jìn)近代物理關(guān)于微觀世界的重要概念和原理，探討原子、原子核及基本粒子的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，解釋它們的宏觀性質(zhì)，以及在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)上的重大應(yīng)用。本課程強(qiáng)調(diào)物理實(shí)驗(yàn)的分析、微觀物理概念、物理圖像和物理模型的建立和理解。從原子物理的原子結(jié)構(gòu)模型出發(fā)使學(xué)生對(duì)原子的結(jié)構(gòu)有個(gè)初步認(rèn)識(shí)，從著名的黑體輻射、光電效應(yīng)等物理實(shí)驗(yàn)及波爾的光譜理論，引入量子概念，介紹態(tài)疊加原理、不確定原理；從薛定鍔方程和原子波函數(shù)出發(fā)，分析量子理論基礎(chǔ)特別是幾個(gè)量子數(shù)的物理意義。從量子角度結(jié)合夫蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)、史特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)來(lái)解釋單電子和雙電子原子的能級(jí)與光譜特性，多電子的LS耦合及基本規(guī)律（含塞曼效應(yīng)）。在原子核物理部分，定性地描述原子核的基本性質(zhì)，從物理實(shí)驗(yàn)的基本事實(shí)出發(fā)介紹原子核結(jié)構(gòu)的四個(gè)基本模型，著重介紹液滴模型和殼層模型，介紹原子核放射衰減的基本規(guī)律及類型；掌握核反應(yīng)的規(guī)律，理解核聚變、核裂變的原理及應(yīng)用。介紹粒子物理實(shí)驗(yàn)的基本知識(shí)，介紹重要粒子的發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)及粒子的基本性質(zhì)，掌握基本粒子的分類及相互作用，了解宇稱不守恒及實(shí)驗(yàn)證明。為把科學(xué)素質(zhì)教育融入課堂中，教師通過(guò)介紹原子物理學(xué)規(guī)律發(fā)現(xiàn)和發(fā)展的典型事例，如光電效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)、黑體輻射現(xiàn)象、普朗克量子概念的建立、玻爾的氫原子理論、史特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)、夫蘭赫茲實(shí)驗(yàn)、夸克的發(fā)現(xiàn)等，使學(xué)生了解如何由分析物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果出發(fā)、建立物理模型，進(jìn)而建立物理理論體系的過(guò)程，了解微觀物理學(xué)對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)重大影響和各種應(yīng)用，了解并適當(dāng)涉及正在發(fā)展的學(xué)科前沿，擴(kuò)大視野，引導(dǎo)學(xué)生勇于思考、樂(lè)于探索發(fā)現(xiàn)，培養(yǎng)其良好的科學(xué)素質(zhì)。
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二、《原子物理學(xué)》教學(xué)大綱

課程名稱????
??? 原子物理學(xué)。
課程性質(zhì)????
??? 必修課。
課程教學(xué)目的
???? 原子物理學(xué)是研究原子結(jié)構(gòu)及其變化規(guī)律的一門(mén)學(xué)科、是高等師范院校普通物理學(xué)的一部分、是一門(mén)重要的基礎(chǔ)課程。由于物理學(xué)對(duì)物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)從原子層次深入到了原子核及基本粒子等層次，另外原子物理學(xué)又作為進(jìn)一步學(xué)習(xí)原子層次以下其它物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)層次的起點(diǎn)，這門(mén)課程的教學(xué)，應(yīng)達(dá)到以下目的：
1、?使學(xué)生了解物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)層次到目前為止分原子、原子核及基本粒子等三個(gè)層次。
2、?掌握原子結(jié)構(gòu)及核結(jié)構(gòu)圖象，詳細(xì)掌握原子光譜規(guī)律及其產(chǎn)生機(jī)制，能夠分析、處理并講授中學(xué)物理原子物理學(xué)部分的教材。
3、?使學(xué)生掌握量子論的思想，以近代物理學(xué)的觀念和研究方法，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)量力學(xué)、固體物理學(xué)及近代物理實(shí)驗(yàn)等課程打下良好基礎(chǔ)。

課程教學(xué)原則與教學(xué)方法
???? 注重科學(xué)性與思想性相統(tǒng)一的原則，理論聯(lián)系實(shí)際，注意知識(shí)的直觀性、實(shí)踐性和邏輯結(jié)構(gòu)性，兼顧具體與抽象，采取講授兼討論、演示兼探究等深入淺出的教學(xué)方法。

課程總學(xué)時(shí)
72學(xué)時(shí)。建議另行安排答疑輔導(dǎo)20-28學(xué)時(shí)。

課程教學(xué)內(nèi)容要點(diǎn)及建議學(xué)時(shí)數(shù)分配
???? 凡帶星號(hào)內(nèi)容均屬選學(xué)內(nèi)容，不列為考試范圍。

第一章? 緒論? （2學(xué)時(shí)）
???? 通過(guò)黑體輻射實(shí)驗(yàn)介紹普朗克的能量量子假設(shè)。簡(jiǎn)要介紹原子物理學(xué)的地位與作用、研究對(duì)象與研究方法、發(fā)展史以及學(xué)習(xí)上應(yīng)注意的問(wèn)題。

第二章 原子的基本狀況 （4學(xué)時(shí)）
1、 ?原子的質(zhì)量和大?。?BR>2、 ?原子的核式結(jié)構(gòu)；
3、 ?同位素；
???? 本章重點(diǎn)是：第2節(jié)。
基本要求
1、?明確原子質(zhì)量及原子大小的數(shù)量級(jí)；
2、?掌握?粒子散射理論及原子的核式模型；
3、?了解?粒子散射理論的困難。

第三章? 原子的能級(jí)和輻射? （14學(xué)時(shí)）
1、?氫原子的光譜規(guī)律；
2、?玻爾的氫原子理論；
3、?類氫離子的光譜；
4、?夫蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)與能級(jí)；
5、?電子的橢圓軌道與氫原子能量的相對(duì)論效應(yīng)；
6、?史特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)與空間量子化；
7、?對(duì)應(yīng)原理。
本章重點(diǎn)是：2、3、4、5、6節(jié)。
基本要求
1、?明確玻爾理論的內(nèi)容，能用玻爾理論導(dǎo)出氫原子光譜的一般規(guī)律式、里德伯常數(shù)、能級(jí)、電子軌道半徑。
2、?明確夫蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)、史特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)及主量子數(shù)、角量子數(shù)、磁量子數(shù)、玻爾磁子、軌道磁矩等概念及其物理意義。
3、?明確角動(dòng)量空間取向的量子化理論及對(duì)應(yīng)原理。

第四章? 量子力學(xué)初步 * （6學(xué)時(shí)）
1、 ?德布羅意波及其及其幾率解釋；
2、 ?測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系；
3、 ?薛定鄂方程；
4、 ?量子力學(xué)問(wèn)題的幾個(gè)簡(jiǎn)例；
5、 ?量子力學(xué)對(duì)氫原子的描述。
本章是選修內(nèi)容可講也可不講，若講重點(diǎn)是1、2、3節(jié)。
基本要求
明確德布羅意波的概念，正確理解測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系，了解薛定鄂方程及量子力學(xué)對(duì)氫原子的描述。