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引言 1

第一章 微观粒子的二象性 3

1.1 黑体的热辐射 3

1.1.1 热辐射现象 3

1.1.2 黑体 5

1.1.3 黑体辐射的实验规律 6

1.1.4 普朗克黑体辐射公式 8

1.1.5 计算举例 11

1.2 光电效应 13

1.2.1 光电效应的实验规律 13

1.2.2 经典理论的困难 15

1.2.3 爱因斯坦的假设 15

1.2.4 光子 16

1.2.5 多光子光电效应 18

1.2.6 光电效应的应用 20

1.3 康普顿效应 21

1.3.1 X光的散射 21

1.3.2 康普顿散射公式 23

1.3.3 发生康普顿效应与光电效应的几率 25

1.4 实物粒子的波动性 26

1.4.1 德布罗意假设 26

1.4.2 德布罗意波长计算 27

1.4.3 戴维孙和革末实验 28

1.4.4 汤姆逊实验 32

1.4.5 约恩孙的实验 33

1.5 测不准关系 35

1.5.1 单缝衍射的启示 35

1.5.2 波动性的判据 38

1.5.3 禁锢粒子的能量 39

1.5.4 波列长度与单色性 39

1.6 几率波 40

1.6.1 双缝干涉实验提出的矛盾 40

1.6.2 玻恩的假设 41

1.7 基尔霍夫定律 42

1.7.1 平衡腔内的辐照度 43

1.7.2 辐射本领与吸收率的正比关系 43

1.7.3 有效辐射 44

1.8 普朗克黑体辐射公式的推导 45

1.8.1 经典振子的平均能量 45

1.8.2 普朗克振子的平均能量 45

1.8.3 状态密度 46

1.8.4 瑞利-金斯公式的推导 47

1.8.5 单色辐射本领的推导 48

1.9 波包与群速度 49

1.9.1 经典波的启示 49

1.9.2 相速度与群速度 50

1.9.3 德布罗意波的群速度 52

1.10 电子在平面点阵的衍射 53

1.10.1 一维衍射 53

1.10.2 二维衍射 54

习题一 57

第二章 原子的模型和玻尔理论 62

2.1 原子的核式结构 62

2.1.1 汤姆逊模型 62

2.1.2 卢瑟福模型 64

2.1.3 卢瑟福散射公式和散射截面 66

2.1.4 卢瑟福模型的验证 68

2.1.5 背散射的应用 69

2.2 氢原子光谱和玻尔理论 71

2.2.1 氢光谱的实验规律 71

2.2.2 玻尔的基本假设 74

2.2.3 玻尔的氢原子学说 75

2.2.4 对氢原子光谱的解释 78

2.2.5 核运动的影响 81

2.3 夫兰克-赫兹实验 83

2.4 量子力学对玻尔理论的修正 88

2.4.1 索末菲的椭圆轨道 88

2.4.2 玻尔理论的历史作用 91

2.4.3 量子力学的修正 94

2.5.1 实物粒子的碰撞激发 96

2.5 原子的激发 96

2.5.2 热激发 97

2.5.3 光激发 98

2.6 实验室系中的卢瑟福公式 99

2.6.1 实验室系与质心系中的散射截面 99

2.6.2 实验室系与质心系中的粒子动能 100

2.6.3 实验室系中的散射截面公式 101

习题二 102

第三章 单价原子 106

3.1 碱金属原子的光谱 106

3.1.1 碱金属原子光谱的实验规律 106

3.1.2 碱金属原子的能级 107

3.1.3 电子贯穿和原子实极化 108

3.1.4 跃迁选择定则 112

3.2.1 原子的磁矩 113

3.2 角动量的空间量子化 113

3.2.2 角动量的空间量子化 115

3.2.3 原子的守恒量 118

3.3 电子的自旋 119

3.3.1 斯特恩-盖拉赫实验 119

3.3.2 电子自旋假设 121

3.3.3 电子反常磁矩 124

3.4 角动量合成和谱线精细结构 125

3.4.1 自旋-轨道耦合能 125

3.4.2 角动量的合成 127

3.4.3 碱金属原子能级的分裂 129

3.4.4 碱金属原子谱线的精细结构 133

3.5 氢原子光谱的精细结构 135

3.6.1 普朗克常数的意义 139

3.6 普朗克常数与精细结构常数 139

3.6.2 自然界的基本常数 141

3.6.3 精细结构常数 144

3.7 托马斯进动 146

习题三 150

第四章 多价原子 154

4.1 不同电子的角动量合成 154

4.1.1 角动量合成的普遍规律 155

4.1.2 L-S耦合模型 156

4.1.3 氦原子光谱 159

4.1.4 L-S耦合的跃迁选择定则 160

4.1.5 j-j耦合模型 165

4.2 塞曼效应 168

4.2.1 塞曼效应的实验现象 168

4.2.2 原子的有效磁矩 170

4.2.3 磁场中原子的附加能量 172

4.2.4 塞曼效应的理论解释 173

4.2.5 帕邢-巴克效应 178

4.2.6 对斯特恩-革拉赫实验的解释 181

4.2.7 电子顺磁共振 182

4.3 能级的简并度 185

4.3.1 描写单个电子状态的量子数 185

4.3.2 描写多电子系统的量子数 186

4.3.3 量子数与守恒量 187

4.3.4 能级的简并度 188

4.3.5 简并度对状态分布的影响 190

4.4 原子的电子壳层结构 190

4.4.1 泡利原理和电子的壳层 190

4.4.2 电子壳层的填充 193

4.4.3 闭合壳层的角动量 196

4.4.4 同科电子的角动量合成 197

4.4.5 洪特定则 203

4.5 X射线 207

4.5.1 X射线的获得 207

4.5.2 特征谱与莫塞莱定律 210

4.5.3 俄歇效应和X荧光分析 215

4.5.4 同步辐射 216

习题四 218

第五章 光谱线的宽度和激光 222

5.1 光谱线的宽度 222

5.1.1 光谱线的自然宽度 223

5.1.2 时间与能量的测不准关系 226

5.1.3 压力展宽 227

5.1.4 多普勒展宽 228

5.2 自发辐射与受激辐射 231

5.2.1 两种辐射的不同性质 231

5.2.2 爱因斯坦系数间的关系 234

5.2.3 激发态的寿命 235

5.3 激光 236

5.3.1 光的放大 236

5.3.2 激光振荡 238

5.3.3 氦氖激光器 239

5.3.4 自由电子激光器 242

5.3.5 激光束的优良特性 243

习题五 244

6.1.1 离子键 246

6.1 离子键与原子键 246

第六章 分子光谱 246

6.1.2 原子键 248

6.2 分子的转动和振动光谱 249

6.2.1 转动光谱 249

6.2.2 振动光谱 253

6.2.3 振转光谱 256

6.3 电子能级跃迁产生的分子光谱 261

6.3.1 分子中电子的状态 261

6.3.2 电子状态变化时的选择定则 263

6.3.3 电子状态变化时的光谱结构 265

6.3.4 分子带状光谱实例 267

6.4 喇曼效应 270

6.4.1 喇曼效应的描述 270

6.4.2 纯转动喇曼光谱 273

6.4.3 振转喇曼光谱 275

习题六 278

第七章 原子核 282

7.1 原子核的基本性质 282

7.1.1 原子核的组成 282

7.1.2 原子核的结合能 284

7.2 核力与核模型 286

7.2.1 核力 286

7.2.2 核模型 288

7.3 核自旋与核磁矩 293

7.3.1 核自旋 293

7.3.2 核磁矩 294

7.3.3 光谱的磁超精细结构 297

7.3.4 核磁共振 299

7.4.1 α衰变 303

7.4 原子核的放射性 303

7.4.2 β衰变 304

7.4.3 γ衰变 308

7.4.4 放射性衰变的规律 308

7.4.5 放射性强度的度量 312

7.4.6 放射性同位素的应用 312

7.4.7 放射性射线的探测 314

7.5 原子核反应 317

7.5.1 核反应能 317

7.5.2 裂变反应和反应堆 321

7.5.3 聚变 325

7.5.4 超铀元素和重离子束的应用 327

7.6 穆斯堡尔效应 329

7.6.1 γ光子对原子核的反冲 329

7.6.2 反冲能的补偿 331

7.6.3 无反冲共振吸收 333

7.6.4 穆斯堡尔效应的应用 334

习题七 338

第八章 粒子 342

8.1 粒子与粒子反应 342

8.1.1 描写粒子的基本物理量 342

8.1.2 粒子反应 343

8.1.3 高能反应的阈能计算 348

8.2 相互作用与粒子分类 349

8.2.1 四种相互作用 349

8.2.2 粒子的分类 350

8.2.3 共振态 352

8.3.1 描写粒子的物理量 354

8.3 守恒定律与对称性 354

8.3.2 守恒定律的应用 357

8.3.3 空间反演与宇称 359

8.3.4 宇称不守恒 363

8.4 夸克模型 367

习题八 373

参考教材 376

习题答案 376

带＊题题解或提示 382

附录一 原子的结构参数 391

附录二 稳定粒子表 395

附录三 能量转换因子 398

附录四 基本常数表 399

附录五 希腊字母表 401

附录六 SI词冠 402