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第一章　物质的微观结构　　 1

1.1　物质的微观结构层次 2

1.2 物质微观结构各层次的基本特征 4

1.3　单位和物理常量 6

1.3.1 单位 6

1.3.2 物理常量 8

1.4　历史回顾 10

第二章　量子物理学的实验基础 16

2.1 经典物理学和量子物理学 17

2.2　经典物理学中的粒子和波 18

2.2.1 经典物理中的粒子 19

2.2.2　经典物理中的波 19

2.3　辐射的粒子性 25

2.3.1 黑体辐射 25

2.3.2　光电效应 34

2.3.3　康普顿效应 39

2.3.4 光子的引力效应 49

2.3.5 光的双缝干涉实验 51

2.4　实物粒子的波动性 53

2.4.1　德布罗意假设 53

2.4.2 电子的晶体衍射实验 54

2.4.3 电子的双缝干涉实验 58

2.4.4　波函数的统计诠释和态叠加原理 60

2.5　研究原子结构的实验 62

2.5.1 α粒子散射实验和卢瑟福的原子有核结构模型 62

2.5.2 原子光谱实验和玻尔的氢原子模型 77

2.5.3 弗兰克－赫兹实验 95

2.5.4　玻尔模型的局限性 98

思考题 99

习题 100

第三章　薛定谔方程　　　 102

3.1　不确定关系 103

3.2　薛定谔方程 107

3.2.1 薛定谔方程的建立 107

3.2.2　几个典型的定态问题 110

3.3　量子力学中的力学量 122

3.3.1 力学量的平均值 122

3.3.2 力学量的本征值和本征函数 124

思考题 126

习题 126

第四章　氢原子和碱金属原子 128

4.1.1 氢原子的定态薛定谔方程及其解 129

4.1　氢原子 129

4.1.2 电子概率密度分布 134

4.1.3　三个量子数的物理意义 138

4.1.4　定态的宇称 142

4.1.5　跃迁的选择定则 143

4.2　碱金属原子 145

4.2.1 碱金属原子光谱的实验规律 145

4.2.2　碱金属原子能级的粗结构和允许跃迁 146

4.2.3　碱金属原子光谱的解释 147

4.3.1 电子轨道运动的磁矩 150

4.3　电子的自旋与磁矩 150

4.3.2　施特恩－盖拉赫实验 151

4.3.3 电子的自旋与磁矩 153

4.4　光谱的精细结构 156

4.4.1　原子的总角动量 156

4.4.2 自旋－轨道相互作用 157

4.4.3　碱金属原子光谱的精细结构 159

4.4.4 氢原子光谱的精细结构 161

4.4.5 兰姆移位 163

习题 165

思考题 165

第五章　多电子原子　　　 167

5.1　中心力场近似 168

5.2　泡利不相容原理 169

5.2.1 全同粒子与波函数的交换对称性 169

5.2.2 泡利不相容原理 170

5.3　原子的壳层结构 171

5.3.1 原子的电子组态 171

5.3.2　原子中电子的壳层结构 173

5.3.3　元素周期表 176

5.4.1 剩余非中心库仑作用和自旋－轨道相互作用 179

5.4　多电子原子能级的精细结构 179

5.4.2　LS耦合 180

5.4.3　jj耦合 188

5.5　多电子原子的光谱 190

5.5.1 电偶极辐射跃迁的选择定则 190

5.5.2　氦原子的光谱 191

5.5.3 汞原子的光谱 193

5.6　内壳层电子跃迁和特征X射线谱 194

5.6.1 原子的X射线能级 194

5.6.2　原子的X射线特征发射谱 195

5.6.3　X射线的吸收 199

5.7.1 爱因斯坦辐射理论 203

5.7　激光原理 203

5.7.2　激光原理 207

思考题 211

习题 212

第六章　磁场中的原子　 214

6.1　原子的磁矩 215

6.1.1 单电子原子的磁矩 215

6.1.2 多电子原子的磁矩 216

6.2.1　拉莫尔进动 217

6.2　磁场对原子的作用 217

6.2.2 原子在磁场中的附加能量 218

6.3　原子光谱的塞曼效应 219

6.3.1 正常塞曼效应 220

6.3.2　反常塞曼效应 222

6.3.3 帕邢－巴克效应 227

6.4　磁共振 228

6.4.1 电子顺磁共振 229

6.4.2　核磁共振 231

习题 234

思考题 234

第七章　分子　　　 236

7.1　化学键 237

7.1.1 离子键…… 237

7.1.2　共价键 240

7.2　分子的能级和光谱 246

7.2.1 分子内部运动的三种形式 246

7.2.2　双原子分子的转动能级和光谱 248

7.2.3 双原子分子的振动能级和光谱 251

7.2.4 双原子分子的振转能级和振转光谱 253

7.2.5 双原子分子的电子态 255

7.3　拉曼散射和光谱 258

7.3.1 拉曼散射的主要实验结果 259

7.3.2　拉曼效应的理论解释 260

思考题 262

习题 263

第八章　原子核 　　 264

8.1　原子核的基本性质 265

8.1.1 原子核的电荷和质量 265

8.1.2 原子核的组成和大小 265

8.1.3 原子核的自旋和磁矩 267

8.1.4　原子核电四极矩 268

8.1.5　原子核的统计性 270

8.1.6　原子核的宇称 271

8.1.7 原子核质量亏损和结合能 271

8.2　核力及核结构模型 273

8.2.1 核力 273

8.2.2　核结构模型 274

8.3　原子核的放射性衰变 282

8.3.1 放射性衰变的一般规律 282

8.3.2 α衰变 286

8.3.3 β衰变 289

8.3.4　γ衰变和内转换 293

8.3.5 穆斯堡尔效应 294

8.4　原子核反应、裂变和聚变 297

8.4.1　原子核反应 297

8.4.2　原子核的裂变 302

8.4.3　原子核的聚变 307

8.4.4　磁约束聚变装置和惯性约束聚变装置 310

思考题 313

习题 314

第九章　粒子物理学 　　 316

9.1 粒子物理学的崛起 317

9.2　四种基本相互作用 318

9.3　粒子的分类 319

9.3.1 规范玻色子 319

9.3.2　轻子 319

9.3.3　强子 324

9.4　守恒量和守恒定律 334

9.4.1　守恒量 334

9.4.2　对称性与守恒定律 338

9.5　强子的夸克模型 341

9.5.1 强子的八重态和十重态 341

9.5.2 强子的夸克模型 343

9.6　色相互作用与色禁闭 348

9.7　粒子物理的标准模型 349

思考题 352

习题 352

附录A　基本物理常量 354

附录B　原子和核素的数据 　　 356

附录C　能量与相应的频率、波数及热力学温度之间的换算 　 368

附录D　电磁波谱　　　 369

参考文献 　 370

习题答案　　　 371