目錄
前言
緒論 1
第1篇原子物理
第1章原子的核式結(jié)構(gòu)及氫原子的玻爾理論 5
1.1原子的基本狀況 5
1. 1.1原子的質(zhì)量 5
1. 1.2原子的大小 6
*1.2原子的核式結(jié)構(gòu) 6
1.2.1 a粒子的散射實(shí)驗(yàn) 7
1.2.2原子的核式結(jié)構(gòu)模型 8
*1.3盧瑟福散射公式 8
1.3.1庫(kù)侖散射公式 8
1.3.2盧瑟福散射公式 9
1.3.3原子核半徑的估算 11
*1.4氫原子玻爾理論的歷史背景 11
1.4.1盧瑟福原子核式結(jié)構(gòu)模型的困難 11
1.4.2黑體輻射 11
1.4.3光電效應(yīng) 14
1.4.4氫原子光譜的規(guī)律 16
1. 5氫原子的玻爾理論 18
1.5.1氫原子的玻爾理論 18
1.5.2光譜項(xiàng) 21
1.5.3原子能級(jí)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證——弗蘭克赫茲實(shí)驗(yàn) 21
1. 6類氫系統(tǒng)的光譜 23
附錄：數(shù)值計(jì)算法 25
習(xí)題 26
第2章量子力學(xué)初步 28
*2. 1波粒二象性德布羅意物質(zhì)波 ～28
2.1.1德布羅意假設(shè) 28
2.1.2德布羅意波的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證 28
2.1.3德布羅意波的統(tǒng)計(jì)解釋 30
*2.2不確定關(guān)系 30
2.3波函數(shù)薛定諤方程 32
2.3.1波函數(shù)概率密度 32
2.3.2薛定諤方程 33
2.3.3力學(xué)量的算符和平均值 34
2.3.4薛定諤方程應(yīng)用舉例 35
2.4量子力學(xué)對(duì)氫原子的處理 37
2.4.1氫原子的薛定諤方程 37
2.4.2能量和角動(dòng)量 39
2.4.3電子被發(fā)現(xiàn)的概率的分布 41
2.4.4三個(gè)量子數(shù)的物理意義 44
習(xí)題 45
第3章堿金屬原子和電子自旋 47
3.1堿金屬原子的光譜和能級(jí) 47
3.1.1堿金屬 47
3.1.2堿金屬原子的光譜和能級(jí) 47
3.2原子實(shí)的極化和軌道貫穿 49
3.2.1原子實(shí) 49
3.2.2原子實(shí)的極化 49
3.2.3軌道的貫穿 50
3.3原子的精細(xì)結(jié)構(gòu) 51
3.3.1堿金屬原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu) 51
3.3.2原子中電子軌道運(yùn)動(dòng)的磁矩 52
3.4電子自旋 54
3.4.1電子自旋的假設(shè) 54
3.4.2電子自旋礅矩 55
3.4.3 自旋——軌道相互作用，原子精細(xì)結(jié)構(gòu)的定量考慮 55
3.5單電子輻射躍遷的選擇定則 58
3.6氫原子光譜的精細(xì)結(jié)構(gòu) 59
3.6.1氫原子能級(jí)的精細(xì)結(jié)構(gòu) 59
3.6.2氫光譜精細(xì)結(jié)構(gòu)的觀測(cè) 60
習(xí)題 61
第4章 多電子原子 63
4.1氦及周期表第二族元素的光譜和能級(jí) 63
4.1.1氦的光譜和能級(jí) 63
4.1.2鎂的光譜和能級(jí) 64
4.2具有兩個(gè)價(jià)電子的原子的原子態(tài) 65
4.2.1電子組態(tài) 65
4.2.2種電子組態(tài)構(gòu)成不同的原子態(tài) 65
4.3泡利不相容原理 69
4.3.1泡利不相容原理 69
4.3.2等效電子形成的原子態(tài) 70
4.4復(fù)雜原子光譜的般規(guī)律 72
4.4.1光譜和能級(jí)的位移律 72
4.4.2多重性的交換律 72
4.5輻射躍遷的選擇定則 73
4.5.1電子組態(tài)變化的規(guī)則 73
4.5.2原子輻射躍遷的選擇定則 74
習(xí)題 74
第5章原子的殼層結(jié)構(gòu) 76
5.1元素性質(zhì)的周期性 76
5.2原子的電子殼層結(jié)構(gòu) 77
5.2.1決定原子殼層結(jié)構(gòu)的兩條準(zhǔn)則 77
5.2.2原子中電子的殼層結(jié)構(gòu) 77
5.2.3電子組態(tài)的能量——?dú)�層的次�?78
5.2.4原子基態(tài)的電子組態(tài)及元素周期表 79
5.2.5原子基態(tài)光譜項(xiàng)的確定 83
習(xí)題 85
第6章磁場(chǎng)中的原子 86
6.1原子的磁矩 86
6.1.1單電子原子的總磁矩 86
6.1.2兩個(gè)或兩個(gè)以上電子的原子磁矩 87
6.2磁場(chǎng)對(duì)原子的作用 87
6.2.1控莫進(jìn)動(dòng)（旋進(jìn)） 87
6.2.2原子受磁場(chǎng)作用附加的能量 88
6.3幾個(gè)證明磁場(chǎng)中能級(jí)分裂的典型實(shí)驗(yàn) 89
6.3.1施特恩格拉赫實(shí)驗(yàn)的再分析 89
6.3.2順磁共振 90
6.3.3塞曼效應(yīng) 91
習(xí)題 95
第7章X射線 97
7.1 X射線的產(chǎn)生及波長(zhǎng)和強(qiáng)度的測(cè)量 98
7.1.1 X射線的產(chǎn)生 98
7.1.2 X射線波長(zhǎng)和強(qiáng)度的測(cè)量 98
7.1.3 X射線在晶體中衍射的應(yīng)用 100
7.2 X射線發(fā)射譜及特征 101
7.2.1 X射線的發(fā)射譜 101
7.2.2連續(xù)譜——軔致輻射 101
7.2.3標(biāo)識(shí)輻射的特征 102
7.3原子內(nèi)殼層電子電離的能級(jí)-X射線標(biāo)識(shí)譜產(chǎn)生機(jī)制 104
7.3.1產(chǎn)生標(biāo)識(shí)輻射的先決條件 104
7.3.2 X射線標(biāo)識(shí)譜產(chǎn)生機(jī)制和標(biāo)識(shí)譜的標(biāo)記方法 105
7.3.3俄歇電子 106
7.4 X射線的吸收 106
7.4.1光子與物質(zhì)的相互作用 106
7.4.2 X射線的吸收 107
7.4.3吸收限 108
7.4.4 X射線吸收過程的應(yīng)用 109
習(xí)題 111
第8章分子結(jié)構(gòu)和光譜 112
8.1原子間的鍵聯(lián)與分子的形成 112
8.1.1離子鍵 112
8.1.2共價(jià)鍵 114
8.2分子的能級(jí)與光譜 120
8.2.1分子內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的三種形式 120
8.2.2雙原子分子的轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)和光譜 121
8.2.3雙原子分子的振動(dòng)能級(jí)和光譜 123
8.2.4雙原子分子的振轉(zhuǎn)能級(jí)和振轉(zhuǎn)光譜 124
8.2.5雙原子分子的電子態(tài) 126
8.3控曼散射和光譜 127
8.3.1拉曼散射及主要的實(shí)驗(yàn)結(jié)果 127
8.3.2拉曼散射的理論解釋 129
習(xí)題 131
第2篇原子核物理
第9章原子核的基本性質(zhì)和結(jié)構(gòu) 135
9.1原子核的電荷、質(zhì)量和半徑 135
9.1.1原子核的電荷 135
9.1.2原子核的質(zhì)量 135
9.1.3原子核的半徑 135
9.2原子核的組成 136
9.2.1原子核的組成 136
9.2.2核素和核素圖 136
9.3質(zhì)量虧損和結(jié)合能 138
9.3.1 1+1≠2 138
9.3.2平均結(jié)合能 139
9.4原子核的角動(dòng)量和磁矩 140
9.4.1原子核的角動(dòng)量（核自旋） 140
9.4.2原子核的磁矩 142
9.4.3原子核的電四極矩 142
9.5原子核的統(tǒng)計(jì)性和宇稱 143
9.5.1原子核的宇稱 143
9.5.2原子核的統(tǒng)計(jì)性 143
9.6核力 144
9.6.1核力的般性質(zhì)（今已了解的） 144
9.6.2核力的介子論 145
9.7原子核結(jié)構(gòu)模型 147
9.7.1原子核的液滴模型和結(jié)合能的半經(jīng)驗(yàn)公式 147
9.7.2原子核的殼層模型 149
9.7.3原子核的集體模型 153
習(xí)題 156
第10章原子核放射性衰變 157
10.1 放射性衰變及其規(guī)律 157
10.1.1放射性衰變及類型 157
10.1.2單獨(dú)存在的放射性物質(zhì)的衰變規(guī)律 157
10.2 4個(gè)放射系 159
10.2.1鈾系（鈾鐳系）159
10.2.2錒系（4n+3系）162
10.2.3釷系（4n系）162
10.2.4镎系（4n+1系）162
習(xí)題 162
第11章α衰變 163
11.1 α衰變的條件及能量分配 163
11.1.1 a衰變的條件 163
11.1.2衰變能及其分配 163
11.2 α衰變的條件 164
11.2.1 a能譜的精細(xì)結(jié)構(gòu) 164
11.2.2熊譜精細(xì)結(jié)構(gòu)與核能級(jí)的關(guān)系 165
11.2.3 a衰變機(jī)制 166
11.3長(zhǎng)射程α粒子 167
習(xí)題 167
第12章β衰變 168
12.1β衰變的3種形式 168
12.1.1 β-衰變 168
12.1.2β+衰變 168
12.1.3電子俘獲和俄歇效應(yīng) 169
12.2β衰變面臨的難題 170
12.2.1 B能譜的連續(xù)性 170
12.2.2 B衰變面臨的難題 170
12.2.3中微子假說 172
12.3 13衰變綱圖和口衰變?nèi)�種形式的比較 172
12.3.1 B衰變綱圖 172
12.3.2 B衰變?nèi)�種形式的比較 172
習(xí)題 173
第13章Y衰變 174
13.1丫射線的般性質(zhì) 174
13.1.1丫射線的性質(zhì) 174
13.1.2 7躍遷中的能量分配 174
13.2內(nèi)變換(IC) 174
13.2.1 內(nèi)變換現(xiàn)象 174
13.2.2內(nèi)轉(zhuǎn)換電子的能量譜 175
13.2.3 電子偶內(nèi)變換 176
13.3同質(zhì)異能素 176
13.4穆斯堡爾效應(yīng) 177
13.4.1原子核內(nèi)光子的共振吸收 177
13.4.2穆斯堡爾效應(yīng) 178
習(xí)題 180
第14章射線與物質(zhì)的相互作用 181
14.1重荷電粒子與物質(zhì)的相互作用 181
14.1.1 電離和激發(fā) 181
14.1.2射程(R) 182
14.2快速電子與物質(zhì)的相互作用 184
14.2.1非彈性散射（電離和激發(fā)） 184
14.2.2軔致輻射 184
14.2.3彈性散射 184
14.2.4切倫科夫輻射 185
14.2.5正負(fù)電子的湮滅 185
14.2.6 B射線的吸收和射程 185
14.3丫射線同物質(zhì)的相互作用 186
14.3.1原子截面 186
14.3.2了射線在物質(zhì)中的吸收 187
14.4放射性的應(yīng)用 188
14.4.1示蹤原子的應(yīng)用 188
14.4.2地質(zhì)考古中的應(yīng)用 188
習(xí)題 189
第15章原子核反應(yīng) 190
15.1核反應(yīng)及遵循的守恒定律 190
15.1.1概述 190
15.1.2核反應(yīng)遵守的系列守恒律 191
15.2核反應(yīng)中的能量 191
15.2.1反應(yīng)能Q 191
15.2.2 Q方程 192
15.2.3核反應(yīng)的閾能 193
15.3核反應(yīng)截面 195
15.3.1反應(yīng)截面盯 195
15.3.2總截面、分截面 196
15.3.3微分截面 196
15.4核反應(yīng)的三階段描述 197
15.5核反應(yīng)的復(fù)合核模型 198
15.5.1復(fù)合核模型的基本假設(shè) 198
15.5.2復(fù)合核的能級(jí)寬度 198
15.5.3核共振 199
15.5.4截面的連續(xù)區(qū) 200
15.6原子核的光學(xué)模型 200
習(xí)題 201
第16章原子核的裂變和原子能的利用 202
16.1原子核的裂變現(xiàn)象 202
16.1.1裂變現(xiàn)象 202
16.1.2裂變能 203
16.2裂變理論 203
16.2.1重核的穩(wěn)定性（原子核的穩(wěn)定性） 203
16.2.2原子核勢(shì)能與核形變的關(guān)系 204
16.2.3激活能（裂變閾能） 204
16.3鏈?zhǔn)椒磻?yīng)和原子反應(yīng)堆 205
16.3.1鏈?zhǔn)椒磻?yīng) 205
16.3.2維持鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的必要條仵 206
16.3.3原子反應(yīng)堆 206
16.3.4原子武器 207
習(xí)題 208
第17章原子核的聚變和原子能的利用展望 209
17.1原子核的聚變 209
17.1.1核聚變 209
17.1.2實(shí)現(xiàn)自持聚變的條件 209
17.2等離子體的約束 210
17.2.1引力約束 210
17.2.2磁約束(MCF) 211
17.2.3慣性約束(ICF) 212
第18章粒子物理簡(jiǎn)介 214
18.1粒子和粒子的相互作用 214
18.1.1 4種基本相互作用 214
18.1.2早期粒子的分類 214
18.1.3奇異粒子的發(fā)現(xiàn)和奇異數(shù)s 215
18.1.4同位旋和蓋爾曼西島關(guān)系 215
18.1.5對(duì)稱原理（粒子在C、P、T操作下的對(duì)稱性） 216
18.2共振態(tài) 217
18.2.1重子共振態(tài) 218
18.2.2介子共振態(tài) 218
18.3粲性粒子的發(fā)現(xiàn) 219
18.4夸克模型 220
18.4.1粒子的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 220
18.4.2夸克模型 220
18.5標(biāo)準(zhǔn)模型及“基本”粒子的分類 222
18.5.1標(biāo)準(zhǔn)模型中的基本相互作用 222
18.5.2按標(biāo)準(zhǔn)模型對(duì)粒子的分類 223
習(xí)題 225
附錄 226
附錄I 常用物理常數(shù) 226
附錄Ⅱ 些核素的性質(zhì) 227
習(xí)題參考答案 231
參考文獻(xiàn) 231