原子物理學(xué)屬普通物理范疇,是力學(xué)、電磁學(xué)和光學(xué)的后續(xù)課程,是物理專業(yè)的一門重要基礎(chǔ)課。 本課程著重從物理實(shí)驗(yàn)規(guī)律出發(fā),引進(jìn)近代物理關(guān)于微觀世界的重要概念和原理,探討原子的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律,介紹在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)上的重大應(yīng)用。通過本課程的教學(xué),使學(xué)生建立豐富的微觀世界的物理圖象和物理概念。通過對(duì)重要實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象以及理論體系逐步完善過程的分析,培養(yǎng)學(xué)生分析問題和解決問題的能力。本課程是量子力學(xué)、固體物理學(xué)、原子核物理學(xué)、近代物理實(shí)驗(yàn)等課程的基礎(chǔ)課。
課程教學(xué)目標(biāo)如下:
課程教學(xué)目標(biāo)1:使學(xué)生初步了解并掌握原子的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)規(guī)律,了解物質(zhì)世界的原子特性,原子層次的基本相互作用,為今后繼續(xù)學(xué)習(xí)量子力學(xué)、固體物理學(xué)、近代物理實(shí)驗(yàn)等課程打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
課程教學(xué)目標(biāo)2:使學(xué)生了解并適當(dāng)涉及一些正在發(fā)展的原子物理學(xué)科前沿,擴(kuò)大視野,引導(dǎo)學(xué)生勇于思考、樂于探索發(fā)現(xiàn),培養(yǎng)其良好的科學(xué)素質(zhì)。
教學(xué)內(nèi)容
(具體描述各章節(jié)教學(xué)目標(biāo)、教學(xué)內(nèi)容等。實(shí)驗(yàn)課程可按實(shí)驗(yàn)?zāi)K描述)
第一章 原子的位形:盧瑟福模型
1.教學(xué)目標(biāo)
掌握原子的微觀尺寸和大小
掌握原子的核式結(jié)構(gòu)模型-盧瑟福模型
2.教學(xué)重難點(diǎn)
盧瑟福核式結(jié)構(gòu)模型、盧瑟福散射公式、散射截面和散射幾率的計(jì)算
3.教學(xué)內(nèi)容
3.1 電子的發(fā)現(xiàn)和性質(zhì),原子的大小
3.2 原子的結(jié)構(gòu)模型:湯姆孫模型和盧瑟福模型
3.3 盧瑟福散射公式、散射截面和散射幾率
3.4 盧瑟福散射公式的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證及盧瑟福模型的局限性
4.教學(xué)方法
教師講授,多媒體展示
5.教學(xué)評(píng)價(jià)
課后習(xí)題,補(bǔ)充作業(yè)
第二章 原子的量子態(tài):玻爾模型
1.教學(xué)目標(biāo)
了解量子論誕生的歷史背景
掌握玻爾模型的三個(gè)假設(shè)、玻爾模型的能級(jí)
掌握玻爾模型解釋原子的光譜
掌握類氫離子的光譜特征,了解堿金屬原子的光譜特征
了解弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)
2.教學(xué)重難點(diǎn)
玻爾模型的三個(gè)假設(shè)和玻爾模型的能級(jí)計(jì)算
3.教學(xué)內(nèi)容
3.1 量子論的誕生背景:黑體輻射,光電效應(yīng)和原子光譜簡介
3.2 玻爾模型的提出
3.3 玻爾模型對(duì)氫原子光譜的解釋
3.4 類氫離子的光譜特征和堿金屬原子的光譜
3.5 弗蘭克-赫茲實(shí)驗(yàn)簡介和玻爾模型的困難
4.教學(xué)方法
教師講授,多媒體展示
5.教學(xué)評(píng)價(jià)
課后習(xí)題,補(bǔ)充作業(yè)
第三章 量子力學(xué)導(dǎo)論
1.教學(xué)目標(biāo)
掌握微觀粒子的波粒二象性和不確定關(guān)系
了解量子力學(xué)的基本方程-薛定諤方程的建立過程
了解微觀粒子波函數(shù)的物理意義和統(tǒng)計(jì)解釋
了解氫原子的薛定諤方程的解的物理意義
2.教學(xué)重難點(diǎn)
波粒二象性和不確定關(guān)系的理解,薛定諤方程的建立過程
3.教學(xué)內(nèi)容
3.1 微觀粒子的波粒二象性和不確定關(guān)系
3.2 波函數(shù)的物理意義和統(tǒng)計(jì)詮釋
3.3 薛定諤方程的提出和建立
3.4 氫原子的薛定諤方程的解的物理意義
4.教學(xué)方法
教師講授,多媒體展示
5.教學(xué)評(píng)價(jià)
課后習(xí)題,補(bǔ)充作業(yè)
第四章 原子的精細(xì)結(jié)構(gòu):電子的自旋
1.教學(xué)目標(biāo)
學(xué)習(xí)磁矩和角動(dòng)量的關(guān)系
掌握量子力學(xué)中角動(dòng)量的取值和磁矩
掌握施特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)
掌握電子的自旋提出,利用電子自旋假設(shè)解釋施特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)和堿金屬光譜
掌握塞曼效應(yīng)的物質(zhì)本質(zhì),學(xué)會(huì)計(jì)算塞曼能級(jí)和光譜
2.教學(xué)重難點(diǎn)
磁矩的計(jì)算和塞曼效應(yīng)
3.教學(xué)內(nèi)容
3.1 電子的軌道磁矩與軌道角動(dòng)量
3.2 施特恩-蓋拉赫實(shí)驗(yàn)
3.3 電子自旋假設(shè)的提出以及對(duì)施特恩實(shí)驗(yàn)的解釋
3.4 堿金屬光譜的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及自旋假設(shè)解釋
3.5 塞曼效應(yīng)及其物理解釋
4.教學(xué)方法
教師講授,多媒體展示
5.教學(xué)評(píng)價(jià)
課后習(xí)題,補(bǔ)充作業(yè)
第五章 多電子原子:泡利原理
1.教學(xué)目標(biāo)
掌握兩個(gè)電子的耦合規(guī)則:L-S 耦合和 j-j 耦合
掌握同科電子和非同科電子的合成原子態(tài)
掌握泡利不相容原理的應(yīng)用和原子中核外電子的排布規(guī)律
2.教學(xué)重難點(diǎn)
同科電子的耦合和泡利不相容原理的應(yīng)用
3.教學(xué)內(nèi)容
3.1 兩個(gè)電子的耦合和氦原子的能級(jí)
3.2 泡利不相容原理和同科電子的合成狀態(tài)
3.3 元素的周期性質(zhì)和核外電子的排布規(guī)律
3.4 洪特規(guī)則和朗德間隔定則
4.教學(xué)方法
教師講授,多媒體展示
5.教學(xué)評(píng)價(jià)
課后習(xí)題,補(bǔ)充作業(yè)
第六章 X 射線
1.教學(xué)目標(biāo)
了解 X 射線的發(fā)現(xiàn)和性質(zhì)
掌握 X 射線的譜線特征和產(chǎn)生機(jī)制
掌握 X 射線與物質(zhì)的散射:康普頓實(shí)驗(yàn)的理論解釋
了解 X 射線與物質(zhì)相互作用后的吸收規(guī)律
2.教學(xué)重難點(diǎn)
康普頓散射實(shí)驗(yàn)的理論解釋
3.教學(xué)內(nèi)容
3.1 X 射線的發(fā)現(xiàn)和性質(zhì)
3.2 X 射線的譜線特征和產(chǎn)生機(jī)制
3.3 康普頓散射
3.4 X 射線的吸收
4.教學(xué)方法
教師講授,多媒體展示
5.教學(xué)評(píng)價(jià)
課后習(xí)題,補(bǔ)充作業(yè)