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第一章 量子力学以前的原子物理学 1

§1．1 玻尔理论以前的原子物理学 1

1．1．1 原子结构的模型 1

1．1．2 原子光谱的一些经验规律 3

1．1．3 普朗克的量子假设 4

§1．2 玻尔理论 6

1．2．1 玻尔理论要点 6

1．2．2 氢原子能级及光谱 8

1．2．3 氢公式的其他应用 10

§1．3 弗兰克-赫兹实验 11

§1．4 玻尔理论的推广和意义 13

1．4．1 玻尔理论的推广 13

1．4．2 玻尔理论的意义 14

§1．5 关于光谱产生的机制 15

1．5．1 谱线的表征 16

1．5．2 产生谱线的过程——经典理论 18

1．5．3 产生光谱的过程——爱因斯坦理论 20

1．5．4 二能级间光的吸收与发射 23

1．5．5 碰撞与弛豫 25

附录A 关于黑体辐射 27

附录B 关于爱因斯坦系数 28

思考题 29

习题 30

第二章 量子力学初步 32

§2．1 物质的二象性、概率波与量子态 32

2．1．1 德布罗意波假设 32

2．1．2 德布罗意波的实验验证及物理诠释 34

2．1．3 不确定性原理 35

2．1．5 态叠加原理 36

2．1．4 波函数与量子态 37

§2．2 薛定谔方程 39

2．2．1 薛定谔方程的引进 39

2．2．2 一维无限高势垒(无限深势阱)中的粒子 41

2．2．3 势垒贯穿 43

2．2．4 简谐振子 45

§2．3 量子力学中的一些理论和方法 46

2．3．1 平均值及算符的引进 46

2．3．2 本征值和本征函数 48

2．3．3 角动量 49

2．3．4 全同粒子 50

2．4．1 氢原子的能量本征值与本征函数 52

§2．4 用薛定谔方程解氢原子问题 52

2．4．2 电子概率分布 54

2．4．3 宇称 56

2．4．4 氢原子能级的简并与跃迁 57

§2．5 氢原子问题的补充 57

2．5．1 氢原子的精细结构与狄拉克理论 58

2．5．2 关于电偶极跃迁及其选择定则 59

附录C 氢的兰姆移位和超精细结构 62

思考题 64

习题 65

第三章 碱金属原子结构及光谱 67

§3．1 碱金属原子光谱与能级 67

3．1．1 碱金属光谱的经验规律 67

3．1．2 轨道模型 69

§3．2 自旋轨道相互作用 71

3．2．1 电子轨道运动的磁矩 71

3．2．2 电子自旋与磁矩 72

3．2．3 自旋轨道相互作用 73

§3．3 碱金属原子能级和谱线的精细结构 74

3．3．1 原子的总角动量 74

3．3．2 自旋轨道相互作用能 75

3．3．3 精细结构分裂 76

3．3．4 谱线强度问题 78

§3．4 碱金属原子能级的超精细结构和同位素移位 79

3．4．1 超精细结构 79

3．4．2 同位素移位 82

思考题 83

习题 84

第四章 复杂原子的能级结构和光谱 86

§4．1 原子的壳层结构 86

4．1．1 有心力场近似 86

4．1．2 泡利原理与壳层结构 87

4．1．3 价电子能级结构的确定 88

§4．2 两个价电子的原子结构和光谱 89

4．2．1 lsnl组态LS耦合的能级 89

4．2．2 氦原子能级 91

4．2．3 两个价电子jj耦合的能级 93

4．2．4 钙原子能级 94

§4．3 复杂原子能级结构的一般规律 95

§4．4 原子的电离能级和X射线谱 98

4．4．1 原子的X射线能级 98

4．4．2 原子的X射线吸收谱 99

4．4．3 原子的X射线发射谱 100

§4．5 原子的光电子能谱和俄歇电子能谱 102

附录D 等效电子组成的LS耦合能态 104

附录E 关于X射线的若干知识 105

思考题 111

习题 111

第五章 磁场中的原子 113

§5．1 原子的磁性 113

5．1．1 原子的磁矩 113

5．1．2 磁场中的原子磁矩 115

5．1．3 原子蒸气的宏观磁性 117

§5．2 原子光谱的塞曼效应 119

5．2．1 正常塞曼效应 119

5．2．2 反常塞曼效应 121

5．2．3 强磁场的作用 121

5．2．4 有超精细结构时的塞曼能级分裂 123

§5．3 磁共振 124

5．3．1 选择定则和偏振 124

5．3．2 施特恩-盖拉赫实验 125

5．3．3 原子(分子)束磁共振 126

5．3．4 核磁共振 127

5．3．5 光磁双共振 130

附录F 关于原子在外场中的行为 131

附录G 原子(分子)频率标准 134

附录H 关于核磁共振 137

思考题 140

习题 142

第六章 辐射场与原子的共振相互作用 144

§6．1 经典理论 144

6．1．1 原子的自发发射 144

6．1．2 原子的受迫振动 146

6．1．3 吸收与色散 148

6．1．4 量子力学的修正和补充 149

6．1．5 关于磁共振 150

§6．2 线形与线宽 150

6．2．1 均匀增宽 151

6．2．2 非均匀增宽——多普勒增宽 152

§6．3 原子的微波激射 155

6．3．1 微波激射器 155

6．3．2 谐振腔与量子振荡 156

§6．4 激光 159

6．4．1 激光的产生 159

6．4．2 激光的一些性质 160

6．4．3 以原子为激活介质的激光器 161

§6．5 共振场对原子的机械力作用 164

附录I 关于核磁共振的经典理论 167

附录J 消多普勒谱 172

思考题 175

习题 176

第七章 分子结构与光谱 178

§7．1 分子的形成 178

7．1．1 玻恩-奥本海默近似 178

7．1．2 氢分子离子H_2~+、电子能态、振动势能和分子的形成 179

7．1．3 氢分子、双电子共价键 180

7．1．4 离子键 181

§7．2 分子的能级与光谱 182

7．2．1 二原子分子的转动能级与纯转动谱 182

7．2．2 二原子分子的振动和振转谱 184

7．2．3 多原子分子的振动谱 186

7．2．4 分子的电子能态与电子带系光谱 187

§7．3 拉曼散射和非线性光学效应 189

7．3．1 拉曼散射与分子的拉曼光谱 189

7．3．2 非线性光谱 191

思考题 193

习题 194

第八章 附篇——固体物理的一些知识 196

§8．1 固体结构 196

8．1．1 晶体与非晶体 196

8．1．2 晶体的结合 197

§8．2 晶格振动 199

8．2．1 一维单原子链 199

8．2．2 一维双原子链 200

§8．3 晶体的能带结构 201

8．2．3 三维晶格的振动、声子 201

8．3．1 晶体的能带结构 202

8．3．2 导体与非导体 203

8．3．3 金属中的电子 204

§8．4 半导体 207

8．4．1 本征半导体与掺杂半导体 207

8．4．2 pn结 209

8．4．3 半导体的光-电子学效应 210

附表一 原子的电子组态、基态及电离能 212

附表二 基本常数 215

附表三 能量值转换因子 215