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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