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第一章 量子理论基础 1

1．1 从经典物理到量子物理 1

1．1．1 黑体辐射 1

1．1．2 量子论的建立 6

1．1．3 量子力学的数学描述 12

习题 13

1．2 量子力学的基本原理 14

1．2．1 波函数的性质 14

1．2．2 态叠加原理 15

1．2．3 不确定原理（nucertainty principle） 17

1．2．4 力学量算符 20

1．2．5 全同粒子和泡利不相容原理 25

习题 27

1．3 薛定谔方程 27

1．3．1 薛定谔方程 27

1．3．2 一维无限深势阱 29

1．3．3 一维谐振子 30

1．3．4 隧道效应 31

1．3．5 扫描隧道显微镜 32

1．3．6 微扰理论 33

1．4．1 电子运动的薛定谔方程 38

习题 38

1．4 氢原子 38

1．4．2 分离变量 40

1．4．3 角量子数和磁量子数 41

1．4．4 主量子数和径向波函数 42

1．4．5 氢原子中电子的几率分布 44

1．4．6 简并波函数的实数解 46

习题 47

2．1 原子结构模型 48

2．1．1 汤姆孙原子结构模型 48

第二章 原子物理 48

2．1．2 卢瑟福核原子结构模型 49

2．1．3 卢瑟福散射理论 51

2．1．4 原子的组成和大小 57

习题 57

2．2 原子的电子壳层结构 58

2．2．1 氢原子的轨道磁矩 58

2．2．2 电子自旋 60

2．2．3 电子壳层结构 63

2．2．4 元素周期表 68

2．3．1 角动量的矢量模型 69

2．3 原子的能级结构 69

习题 69

2．3．2 氢原子能级的精细结构 70

2．3．3 多电子原子能级的精细结构 73

2．3．4 LS耦合 75

2．3．5 jj耦合 79

2．3．6 原子能级的超精细结构 80

2．3．7 守恒量和好量子数 82

2．4 能级跃迁 84

2．4．1 辐射跃迁 84

习题 84

2．4．2 电偶极跃迁选择定则 85

2．4．3 磁偶极跃迁选择定则 88

2．4．4 发射和吸收 89

2．4．5 激光原理 91

习题 94

2．5 原子光谱 94

2．5．1 光谱的产生和分类 94

2．5．2 碱金属原子光谱 98

2．5．3 氢原子光谱 102

2．5．4 兰姆移位 104

2．5．5 原子光谱的超精细结构 106

2．5．6 多电子原子光谱 107

习题 110

2．6 内层电子激发和X射线谱 110

2．6．1 X射线的发现 110

2．6．2 X射线发射谱 111

2．6．3 莫塞莱定律和原子序数的测定 114

2．6．4 X光电子谱 116

2．6．5 内光电效应 俄歇谱 116

2．6．6 X射线的吸收 117

2．6．7 康普顿效应 118

2．6．8 激光冷却和捕获中性原子 120

习题 123

2．7 外场中的原子 124

2．7．1 原子的磁矩 124

2．7．2 塞曼效应 126

2．7．3 斯塔克效应 134

2．7．4 磁共振（magnetic resonance） 136

习题 140

2．8 分子结构 140

2．8．1 氢分子离子 141

2．8．2 共价键分子 143

2．8．3 其他化学键 145

2．9 分子内部运动的能级和光谱 147

2．9．1 双原子分子的能级和光谱 147

2．9．2 拉曼散射 155

第三章 原子核物理 158

3．1 原子核的基本性质 158

3．1．1 原子核的组成和稳定性 158

3．1．2 原子核的大小和密度 162

3．1．3 原子核的自旋和宇称 165

3．2．1 核力 170

3．2 原子核的核力和结合能 170

习题 170

3．2．2 结合能 174

3．2．3 液滴模型（liquid-drop model） 178

习题 179

3．3 原子核结构模型 180

3．3．1 费米气体模型 180

3．3．2 壳层模型（shell model） 181

3．3．3 集体模型（collective model） 192

习题 194

3．4．1 放射性衰变规律 195

3．4 原子核的放射性衰变 195

3．4．2 衰变能和衰变的能量条件 198

3．4．3 核衰变和核能级 205

3．4．4 穆斯堡尔效应 208

习题 212

3．5 原子核反应 212

3．5．1 几个著名的核反应 213

3．5．2 反应道和反应截面 214

3．5．3 Q方程 215

3．5．4 核反应过程和机制 218

习题 220

3．6 原子能的利用 221

3．6．1 核裂变的发现 221

3．6．2 裂变机制和能量 222

3．6．3 轻核聚变及其基本条件 224

3．6．4 引力约束、惯性约束和磁约束 226

3．6．5 核聚变研究 231

习题 233

第四章 粒子物理 234

4．1 粒子加速器 235

4．1．1 高压倍加器 235

4．1．2 静电加速器 236

4．1．3 直线加速器 237

4．1．4 回旋加速器 239

4．1．5 同步加速器 240

4．1．6 对撞机 241

习题 243

4．2 粒子探测器 243

4．2．1 径迹探测器 244

4．2．2 电子学探测器 247

4．3 粒子的碰撞和散射 251

4．3．1 洛伦兹变换 251

4．3．2 实验室坐标系和质心坐标系 252

4．3．3 高能电子散射 258

4．4 粒子及其基本性质 261

4．4．1 粒子按相互作用分类 261

4．4．2 场玻色子 263

4．4．3 轻子 264

4．4．4 强子 268

4．4．5 粒子的基本性质 274

习题 277

4．5 对称性和守恒定律 278

4．5．1 内特尔定理 278

4．5．2 正反粒子变换 279

4．5．3 P变换 282

4．5．4 CPT定理 285

4．5．5 粒子物理中的守恒量 287

习题 291

4．6 强子的结构 291

4．6．1 强子的对称性和超多重态 291

4．6．2 夸克模型 297

4．6．3 重子和介子的夸克构成 300

习题 303

4．7 相互作用的统一和标准模型 304

4．7．1 杨振宁-米尔斯规范场 304

4．7．2 电弱统一理论 306

4．7．3 标准模型中的相互作用 307

4．7．4 标准模型中粒子的分类 308

4．7．5 大统一理论和超弦 310

4．8 粒子和宇宙 313

4．8．1 哈勃定律 313

4．8．2 宇宙方程 316

4．8．3 宇宙背景辐射 318

4．8．4 标准大爆炸模型 319

习题 328

物理学常数 329